WO2018150105A1 - Procédé et dispositif d'aide au démarrage d'un moteur à combustion interne - Google Patents

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WO2018150105A1
WO2018150105A1 PCT/FR2017/050355 FR2017050355W WO2018150105A1 WO 2018150105 A1 WO2018150105 A1 WO 2018150105A1 FR 2017050355 W FR2017050355 W FR 2017050355W WO 2018150105 A1 WO2018150105 A1 WO 2018150105A1
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WO
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engine
temperature
intake manifold
threshold value
outside air
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Application number
PCT/FR2017/050355
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Inventor
Alexis JEAN
Yannis GUILLOT
Claude COURTIEL
Original Assignee
Continental Automotive France
Continental Automotive Gmbh
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Priority to CN201780086764.9A priority patent/CN110268150B/zh
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    • F02N2200/122—Atmospheric temperature

Definitions

  • the present invention relates to a method and a starting aid device for an internal combustion engine, which make it possible to improve the starting robustness of the engine.
  • Such a method and device have applications in the automotive field and more particularly in the field of engines fueled with a fuel containing ethanol. These engines are more often called flex-fuel engines or "Flex-Fuel" in English.
  • Low temperature means an air temperature (outside) of less than 5 ° C (degrees Celsius). In fact, when the engine is cold and the air temperature is below 5 ° C, the combustion of ethanol is difficult. These difficulties result in a longer start, if not impossible, of the engine when the temperatures are particularly low.
  • a well known solution is to heat the fuel mixture before it is injected into a combustion chamber.
  • heating means are arranged at a fuel inlet and heat the fuel before it is injected into the combustion chamber.
  • This technique thus makes it possible to improve the cold start of the engine.
  • the engine start-up time (including the preheating time) with such a device is still relatively long, of the order of a few seconds and, moreover, such a solution has a relatively high cost.
  • the document FR 2937381 proposes a method of starting a combustion engine powered by a first fuel that may contain ethanol.
  • the engine is also equipped with a cold start auxiliary system including an auxiliary tank with a second low ethanol fuel and a temperature sensor that measures a temperature of an engine coolant.
  • the second fuel is introduced into an engine intake in response to the observation of a prior event of a request for fuel. starting the engine such as unlocking and opening a driver's door.
  • the ethanol-poor fuel is present in the combustion chambers which improves the cold start of the engine.
  • the present invention therefore aims to improve the repeatability of cold starts engines powered by a fuel containing ethanol with a simple integration into the engine environment.
  • a method and device will be easy to implement and will have a controlled production cost.
  • a fuel-fueled internal combustion engine which may contain ethanol, and comprising a fluidic connection pipe between a intake manifold and a brake assist device, the method comprising the steps of:
  • the evolution of the pressure in the intake manifold can remain identical regardless of the state of the braking device which is a starting aid and improves the repeatability of the engine cold start.
  • the isolation of the braking aid device during the starting phase avoids a change in the pressure in the combustion chambers and consecutively a change in the value of the air / fuel mixture during the start-up phase.
  • the brake assist device is of known type, for example a servo-brake device such as a Mastervac.
  • the tubing between the intake manifold and the brake assist device is released at rest.
  • the first threshold value of the engine temperature is adjustable in a range of values between 10 and 30 ° C. This threshold value is adjustable according to the type of engine and also the type of fuel used even beyond this range of values. To detect whether the engine is hot, however, the first threshold value of the engine temperature can be selected from within the full range of engine temperature values.
  • the second threshold value of the outside air temperature is adjustable in a range of values between 0 ° C. and 10 ° C.
  • the second threshold value is adjustable depending on the type of engine and the type of fuel used. In order to optimize the cold start of the engine the second threshold value of the air temperature can be chosen in the full range of ambient air temperature values.
  • a starting aid device for an internal combustion engine fueled by a fuel that may contain ethanol and having a fluid connection pipe between an intake manifold and a brake assist device, characterized in that it comprises:
  • the device according to the invention comprises:
  • An electrically controlled valve disposed on the pipe connecting the intake manifold to the braking aid device, able to close off or disengage the pipe according to whether the valve is respectively closed or open, and
  • An electronic control device having a first input adapted to receive the information of the engine temperature, a second input adapted to receive the information of the outside air temperature and an output adapted to drive the electrically controlled valve according to the engine and outdoor air temperature information, and threshold values for engine and outdoor air temperatures, and
  • Means for determining an autonomous rotation of the motor The electrically controlled valve makes it possible to shut off or disengage the fluidic connection tubing between the intake manifold and the braking aid device so as to prevent or allow respectively fluid communication between these elements.
  • the means for determining the engine temperature may be in known manner an engine temperature sensor, an engine coolant temperature sensor.
  • the means for determining the outside air temperature may, in known manner, be an outdoor air temperature sensor.
  • the means for determining an autonomous rotation of the motor are for example given by an engine control unit which has this information in a known manner.
  • the electronic control device is for example associated with or constituting the engine control unit of the vehicle or ECU for "Engine Control Unit" in English.
  • the electrically controlled valve is in the open position by default.
  • the electrically controlled valve has a switching time of the order of 10 ms.
  • the electronic control device has at least one programmable electronic circuit, which improves the integration and the modularity of the device.
  • an assembly consisting of a starting aid device according to the invention and an engine comprising an intake manifold, a braking aid device, a tubing fluidic connection between the intake manifold and the brake assist device.
  • FIG. 1 is a simplified symbolic representation of an exemplary embodiment of a device for starting a combustion engine according to the invention.
  • FIG. 2 is a flow chart showing various steps of exemplary embodiments of a method according to the invention of assisting the starting of an internal combustion engine.
  • the device illustrated in FIG. 1 can be installed in a vehicle equipped with a four-stroke or so-called "Flex-Fuel" heat engine, that is to say powered by a fuel containing a gasoline mixture. (or premium gasoline) and ethanol.
  • the fuel mixture injected into the engine can thus contain between 0% and 100% of ethanol.
  • the fuel is sprayed directly into the combustion chambers of the engine, which on the one hand allows precise control of a quantity of fuel injected and, on the other hand, makes it possible to control the consumption of the vehicle.
  • an optimum air / fuel mixture For example, for a gasoline engine the optimum air / fuel mixture is 14.7g of air per 1g of gasoline. This air / fuel mixture is also called stoichiometric mixture, that is to say that the combustion is theoretically complete in the combustion chamber or chambers.
  • the values of the air / fuel mixture are given for a so-called "normal" operation of the engine with a fuel supply whose intrinsic characteristics are known and fixed.
  • the intrinsic characteristics of the fuel change, such as with an ethanol content of between 0% and 100%, then the optimum value of the air / fuel mixture changes to achieve optimum combustion.
  • the driver is asked during a startup phase (when the vehicle is equipped for example with an electronic card) to perform a number of operations for the vehicle to start. For example, he is asked to press both the brake pedal and the clutch pedal before pressing a start button that will initiate a start procedure. In the case of a vehicle equipped with an automatic gearbox, it is only necessary to press the brake pedal.
  • the brake booster is a device well known to those skilled in the art that can assist the driver during braking phases.
  • the brake booster thus allows for a relatively low force on the brake pedal to obtain a high hydraulic pressure in the brake system of the vehicle.
  • a brake booster usually operates either by vacuum or air pressure. Air brake servos are the most used. In general, for a brake servo operating by air depression, the latter is taken in an intake manifold. Thus, during the starting phase, when the driver presses on the brake pedal, the brake booster draws the vacuum necessary for the brake assist in the intake manifold, which itself draws the vacuum in the various chambers engine combustion.
  • the pressure in the combustion chambers is changed which causes a change in the value of the air / fuel mixture and can cause, when the engine is cold, difficulties to start. In fact, under these conditions, on the one hand, the value of the mixture is no longer optimal and, on the other hand, the evaporation of the pulverized fuel is less important.
  • FIG. 1 diagrammatically shows a starting aid device 2 for a combustion engine, said starting aid device 2 comprising an electrically controlled valve 12, a first temperature sensor 18, a second temperature sensor 20, and an electronic control device 22, and an engine control unit (not shown) comprising means for determining in particular whether the motor is in autonomous rotation.
  • FIG. 1 very schematically illustrates an inlet manifold 4 of the internal combustion engine with an air inlet 40, a first outlet 41 and a second outlet 42.
  • the air inlet 40 receives outside air after passing through. in an air filter not shown.
  • the first outlet 41 is coupled to at least one combustion chamber by a first pipe 6 which is often named by those skilled in the inlet manifold art.
  • the second outlet 42 of the intake manifold 4 is coupled by a second manifold 8 to a brake assist device 10, such as a brake booster.
  • the first tubing 6 and the second tubing 8 are generally made of an ethanol-resistant material such as, for example, a synthetic material. The dimensional characteristics of the two pipes 6 and 8 depend inter alia on the type of engine.
  • the valve 12 electrically controlled is disposed on the second pipe 8 preferably closer to the second outlet 42 of the intake manifold 4.
  • the valve 12 electrically controlled is preferably reduced in size.
  • the electrically controlled valve 12 may, for example, work at pressures of the order of one to two times the atmospheric pressure and may also work in depression.
  • the electrically controlled valve 12 is also often named by those skilled in the solenoid valve art.
  • the first temperature sensor 18 is adapted to accurately measure the engine temperature and deliver temperature information via a first connector 24 to an electronic device 22.
  • the first temperature sensor 18 is positioned in a cooling system manifold. of the engine where a liquid circulates.
  • the first temperature sensor 18 used is a standard sensor model of the automotive industry such as a passive temperature sensor.
  • the second temperature sensor 20 is adapted to measure an air temperature and to deliver information of the temperature of the air through a second connector 26 to the electronic device 22.
  • the second temperature sensor 20 is a sensor generic of the car well known to those skilled in the art.
  • the second temperature sensor 20 is positioned at a vehicle engine calender.
  • the electronic control device 22 comprises at least one programmable electronic circuit such as an FPGA (English “Field Programmable Gate Array” or French Programmable Logic Gate System) coupled with control circuits and control to a program and a specific strategy to control the valve 12.
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • French Programmable Logic Gate System programmable electronic circuit
  • the electronic control device 22 has a first input 30 adapted to receive the temperature information from the first temperature sensor 18 through its first connector 24, a second input 32 adapted to receive the temperature information from the second temperature sensor 20. through its second connector 26.
  • the electronic control device 22 also has an output 34 adapted to drive through the third connector 28 the valve 12 electrically controlled.
  • the electronic control device 22 and / or the first temperature sensor 18 and / or the second temperature sensor 20 are those of the vehicle where the device 2 is installed, the electronic device 22 being for example constitutive the engine control unit of the vehicle.
  • the device 2 has a very limited cost.
  • the first connector 24, the second connector 26 and the third connector 28 are for example sheathed electrical cables able to withstand relatively large temperature variations and electromagnetic disturbances generated by the motor.
  • the device 2 as described above is suitable for putting the starting aid method according to the invention which will now be described.
  • a start-up phase begins, for example, when an unlocking of the doors of the vehicle followed by an opening of the driver's door are made.
  • the starting phase represented by the block 1 in FIG. 2 can also be started when a starting electronic card is inserted into a card reader of the vehicle and the driver for example pressing simultaneously on the brake pedal and on the pedal. clutch (engine off). It is important to note that for safety reasons the electrically controlled valve 12 is in the open position by default.
  • a second phase represented by the block 3 is executed.
  • the first temperature sensor 18 measures the temperature of the system liquid. engine temperature and transfer the temperature information to the electronic control device 22 through the first connector 24.
  • the second temperature sensor 20 measures the temperature of the outside air and transfers the information through the second connector 26 to the electronic control device 22.
  • the temperature information from the two temperature sensors 18 and 20 are, for example, averaged with a sampling number of between 2 and N for a predetermined period adjustable by the electronic control device 22.
  • a first threshold value which can be selected from the full range of temperature values of an engine is determined.
  • this threshold value will preferably be chosen in a reduced range ranging for example from 10 to 30 ° C. In the example quisuit, this first threshold value will be chosen at 20 ° C.
  • a second threshold value is determined for the second temperature sensor 20 which can be selected from the full range of ambient air temperature values.
  • this threshold value will preferably be chosen in a reduced range ranging for example from 0 to 10 ° C. In the following example, this second threshold value will be chosen at 5 ° C.
  • the first and second threshold values are stored in memory in the engine control unit of the vehicle (not shown) in order to be available for the electronic device 22 for controlling the valve 12.
  • the electronic device 22 compares the engine temperature measured by means of the first temperature sensor 18 with the first threshold value, and compares the temperature of the outside air measured by means of the second temperature sensor 20 at the second threshold value.
  • the condition is: outside air temperature lower than the second threshold value and engine temperature lower than the first threshold value.
  • Case # 1 engine temperature for example inferior to 20 ° C.
  • the electronic control device 22 detects whether the motor is rotating independently, that is to say if the engine has started well.
  • This autonomous rotation information comes for example from a motor control unit of the vehicle in a known manner.
  • a sixth step is executed.
  • the solenoid valve is actuated by the electronic control device 22, that is to say that is closed.
  • the reaction time of the electrically controlled valve 12 is 10 ms, which allows rapid closing thereof.
  • the vacuum in the intake manifold 4 is almost not discharged to the brake assist device 10 when pressing the brake pedal.
  • the intake manifold 4 and with it the combustion chambers are isolated from the braking aid device 10.
  • the depression of the combustion chambers can thus be achieved more rapidly.
  • it is repeatable because the state of the brake booster has no influence on the pressure in the combustion chambers.
  • the starting of the engine is facilitated even when the fuel mixture has 100% ethanol. Indeed, when the combustion chambers are in depression, the amount of ethanol evaporated is higher, which ensures a good air / fuel mixture.
  • the vaporization of ethanol is improved, which facilitates its ignition and thus facilitates the starting of the engine.
  • the third step of the method according to the block 5 shown in FIG. 2 is executed.
  • the electrically controlled valve 12 which was closed is now open again (default position).
  • the brake booster can again draw the pressure in the intake manifold 4 to be able to activate the brake assist again and the starting procedure can end according to the block 7 shown in FIG. the end of the procedure, the solenoid valve remaining open thanks to its rest position in the example.
  • a third step represented by block 5 in FIG. 2 is executed.
  • the electrically controlled valve 12 which is open by default in the example is not actuated by the electronic control device 22, that is to say that it is not closed and the start procedure can continue until the engine starts.
  • the end of the starting procedure (autonomous rotation of the motor) is represented by the block 7 already described above.
  • the electronic control device 22 considers that the engine is sufficiently hot because the air temperature is greater than the second threshold value (for memory, ° C in the present illustrative and non-limiting example). In this case, it is performed the third step represented by the block 5 according to which the isolation solenoid valve of the braking aid device is not controlled.
  • the electrically controlled valve 12 which is open by default is not actuated by the electronic control device 22.
  • the start procedure can continue until the engine starts.
  • the end of the starting procedure (autonomous rotation of the motor) is represented by the block 7 already described above.
  • the threshold values of engine temperature and air have been given to illustrate the operation of the device and of course these are adjustable depending on the type of engine and the amount of ethanol contained in the fuel.
  • the starting of engines powered by a fuel mixture comprising ethanol is repeatable.
  • the present invention thus provides means for improving the repeatability of starting an engine powered by a fuel mixture containing ethanol at cold temperatures that is to say below 5 ° G
  • the present invention can also be applied and / or installed on vehicles not equipped with an electronic device for automation or management of starts.
  • the present invention can be used on vehicles using standard keys.

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Abstract

La présente invention propose un procédé et un dispositif d'aide au démarrage d'un moteur à combustion interne alimenté par un carburant pouvant contenir de l'éthanol, et comportant une tubulure (8) de liaison fluidique entre un collecteur (4) d'admission et un dispositif d'aide au freinage (10), le procédé comprenant les étapes suivantes : · déterminer la température moteur, · déterminer la température d'air extérieur, · obturer la tubulure entre le collecteur (4) d'admission et le dispositif d'aide au freinage (10), pendant une durée déterminée durant une phase de démarrage du moteur lorsque la température du moteur est inférieure à une première valeur seuil et que la température de l'air extérieur est inférieure à une seconde valeur seuil, · dégager la tubulure entre le collecteur (4) d'admission et le dispositif d'aide au freinage (10), lorsque le moteur est en rotation autonome.

Description

PROCÉDÉ ET DISPOSITIF D'AIDE AU DÉMARRAGE D'UN MOTEUR À
COMBUSTION INTERNE
La présente invention concerne un procédé et un dispositif d'aide au démarrage pour un moteur à combustion interne, qui permettent d'améliorer la robustesse de démarrage du moteur.
De tels procédé et dispositif trouvent des applications dans le domaine de l'automobile et plus spécialement dans le domaine des moteurs alimentés avec un carburant contenant de l'éthanol. Ces moteurs sont plus fréquemment nommés moteurs polycarburants ou « Flex-Fuel » en anglais.
Des moteurs alimentés par de l'éthanol et/ou par un mélange d'éthanol et d'un carburant traditionnel (essence, supercarburant) rencontrent des difficultés au démarrage à basse température. On entend par basse température, une température de l'air (extérieur) inférieure à 5°C (degré Celsius). En efet, lorsque le moteur est froid et que la température de l'air est inférieure à 5°C, la combustion de l'éthanol est difficile. Ces difficultés se traduisent par un démarrage plus long, voire impossible, du moteur lorsque les températures sont particulièrement basses.
Une solution bien connue consiste à chauffer le mélange de carburant avant qu'il soit injecté dans une chambre de combustion. Pour ce faire, des moyens de chauffe sont disposés au niveau d'une arrivée de carburant et réchauffent le carburant avant qu'il soit injecté dans la chambre de combustion. Cette technique permet ainsi d'améliorer le démarrage à froid du moteur. Cependant, le temps de démarrage du moteur (incluant le temps de préchauffage) avec un tel dispositif reste encore relativement long, de l'ordre de quelques secondes et, de plus, une telle solution a un coût relativement élevée.
Le document FR 2937381 propose un procédé de démarrage d'un moteur à combustion alimenté par un premier carburant pouvant contenir de l'éthanol. Le moteur est également équipé d'un système auxiliaire de démarrage à froid comportant un réservoir auxiliaire avec un second carburant à faible teneur en éthanol ainsi qu'un capteur de température qui mesure une température d'un liquide de refroidissement du moteur. En fonction de la proportion d'éthanol dans le premier carburant et de la température du liquide de refroidissement, il est introduit du second carburant dans une admission du moteur et ce en réponse à l'observation d'un événement préalable d'une demande de démarrage du moteur comme par exemple un déverrouillage et une ouverture d'une porte conducteur. Ainsi, lorsque la phase de démarrage est lancée, le carburant pauvre en éthanol est présent dans les chambres de combustion ce qui améliore le démarrage à froid du moteur.
Des problématiques de répétabilité de démarrage à froid existent avec de tels dispositifs. En effet, par exemple lorsque le réservoir de carburant pauvre en éthanol est vide, le démarrage à froid est difficile. De plus, l'ajout de matériels plus ou moins volumineux et complexes au niveau du moteur comme par exemple un élément chauffant ou encore un petit réservoir engendre des problématiques d'encombrement mais aussi de compatibilité avec l'environnement du moteur.
La présente invention a donc pour but d'améliorer la répétabilité des démarrages à froid de moteurs alimentés par un carburant contenant de l'éthanol avec une intégration simple dans l'environnement du moteur. Avantageusement, de tels procédé et dispositif seront faciles à mettre en œuvre et auront un coût de production maîtrisé.
À cet effet, selon un premier aspect de l'invention, il est proposé un procédé d'aide au démarrage d'un moteur à combustion interne alimenté par un carburant pouvant contenir de l'éthanol, et comportant une tubulure de liaison fluidique entre un collecteur d'admission et un dispositif d'aide au freinage, le procédé comprenant les étapes suivantes :
· déterminer la température moteur,
• déterminer la température d'air extérieur,
• obturer la tubulure entre le collecteur d'admission et le dispositif d'aide au freinage, pendant une durée déterminée durant une phase de démarrage du moteur lorsque la température du moteur est inférieure à une première valeur seuil et que la température de l'air extérieur est inférieure à une seconde valeur seuil,
• dégager la tubulure entre le collecteur d'admission et le dispositif d'aide au freinage, lorsque le moteur est en rotation autonome.
Ainsi, grâce à l'obturation et au dégagement conditionnels comme défini de la tubulure entre le collecteur d'admission et le dispositif d'aide au freinage, l'évolution de la pression dans le collecteur d'admission peut rester identique quel que soit l'état du dispositif de freinage ce qui constitue une aide au démarrage et améliore la répétabilité du démarrage à froid du moteur. En effet, l'isolement du dispositif d'aide au freinage durant la phase de démarrage permet d'éviter une modification de la pression dans les chambres de combustion et consécutivement une variation de la valeur du mélange air/carburant durant la phase de démarrage. Le dispositif d'aide au freinage est de type connu, par exemple un dispositif de servo-frein comme un Mastervac.
Selon une caractéristique avantageuse, la tubulure entre le collecteur d'admission et le dispositif d'aide au freinage est dégagée au repos.
Selon une caractéristique avantageuse, la première valeur seuil de la température moteur est réglable dans une gamme de valeurs comprises entre 10 et 30° C. Cette valeur seuil est réglable en fonction du type de moteur et aussi du type de carburant utilisé même au-delà de cette plage de valeurs. Pour détecter si le moteur est chaud, la première valeur seuil de la température moteur peut cependant être choisie dans la gamme complète des valeurs de température d'un moteur.
Selon une caractéristique avantageuse, la seconde valeur seuil de la température de l'air extérieur est réglable dans une gamme de valeurs comprises entre 0°C et 10°C. La seconde valeur seuil est réglable © fonction du type de moteur et aussi du type de carburant utilisé. Afin d'optimiser le démarrage à froid du moteur la seconde valeur seuil de la température de l'air peut être choisie dans la gamme complète des valeurs de température d'air ambiant.
Selon un deuxième aspect de l'invention, il est proposé un dispositif d'aide au démarrage pour un moteur à combustion interne alimenté par un carburant pouvant contenir de l'éthanol et comportant une tubulure de liaison fluidique entre un collecteur d'admission et un dispositif d'aide au freinage, caractérisé en ce qu'il comporte :
• des moyens de détermination de la température moteur,
· des moyens de détermination de la température d'air extérieur,
• des moyens pour obturer la tubulure entre le collecteur d'admission et le dispositif d'aide au freinage, pendant une durée déterminée durant une phase de démarrage du moteur lorsque la température du moteur est inférieure à une première valeur seuil et que la température de l'air extérieur est inférieure à une seconde valeur seuil,
• des moyens pour dégager la tubulure entre le collecteur d'admission et le dispositif d'aide au freinage, lorsque le moteur est en rotation autonome.
Selon une caractéristique avantageuse, le dispositif selon l'invention comporte :
· un capteur de mesure de la température moteur,
• un capteur de mesure de la température d'air extérieur,
• une vanne commandée électriquement disposée sur la tubulure reliant le collecteur d'admission au dispositif d'aide au freinage, apte à obturer ou dégager la tubulure selon que la vanne est respectivement fermée ou ouverte, et
· un dispositif électronique de commande présentant une première entrée adaptée pour recevoir l'information de la température moteur, une seconde entrée adaptée pour recevoir l'information de la température d'air extérieur et une sortie adaptée pour piloter la vanne commandée électriquement en fonction des informations de températures moteur et air extérieur, et de valeurs seuils relatives aux températures moteur et air extérieur, et
• des moyens de détermination d'une rotation autonome du moteur. La vanne commandée électriquement permet d'obturer ou de dégager la tubulure de liaison fluidique entre le collecteur d'admission et le dispositif d'aide au freinage en sorte d'empêcher ou d'autoriser respectivement une communication fluidique entre ces éléments. Les moyens de détermination de la température moteur peuvent être de manière connue un capteur de température moteur, soit un capteur de température de liquide de refroidissement du moteur. Les moyens de détermination de la température d'air extérieur peuvent être de manière connue un capteur de température d'air extérieur. Les moyens de détermination d'une rotation autonome du moteur sont par exemple donnés par une unité de contrôle moteur qui possède cette information de manière connue. Le dispositif électronique de commande est par exemple associé à ou constitutif de l'unité de contrôle moteur du véhicule ou ECU pour « Engine Control Unit » en anglais.
Selon une caractéristique avantageuse, la vanne commandée électriquement est en position ouverte par défaut.
Selon une caractéristique avantageuse, la vanne commandée électriquement présente un temps de commutation de l'ordre de 10 ms.
Selon une caractéristique avantageuse, le dispositif électronique de commande présente au moins un circuit électronique programmable, ce qui améliore l'intégration et la modularité du dispositif.
Selon un troisième aspect de l'invention, il est proposé un ensemble constitué d'un dispositif d'aide au démarrage selon l'invention et d'un moteur comprenant un collecteur d'admission, un dispositif d'aide au freinage, une tubulure de liaison fluidique entre le collecteur d'admission et le dispositif d'aide au freinage.
Des détails et avantages de la présente invention apparaîtront mieux de la description qui suit, faite en référence aux dessins schématiques annexés sur lequel :
- La figure 1 est une représentation symbolique simplifiée d'un exemple de mode de réalisation d'un dispositif d'aide au démarrage d'un moteur à combustion selon l'invention, et
- La figure 2 est un algorigramme représentant différentes étapes d'exemples de mode de réalisation d'un procédé selon l'invention d'aide au démarrage d'un moteur à combustion interne.
Le dispositif illustré à la figure 1 peut être installé dans un véhicule doté d'un moteur thermique généralement quatre temps dit polycarburant ou « Flex-Fuel » en anglais, c'est-à-dire alimenté par un carburant contenant un mélange d'essence (ou de supercarburant) et d'éthanol. Le mélange de carburant injecté dans le moteur peut ainsi contenir entre 0 % et 100 % d'éthanol.
Il existe plusieurs techniques pour injecter un mélange de carburant dans une chambre de combustion, comme par exemple, l'injection mécanique, pneumatique, directe ou encore indirecte. La structure d'un moteur quatre temps à injection directe étant bien connue par l'homme de métier, elle ne sera pas présentée dans la suite de la description et il en est de même pour son fonctionnement. Seulement les parties structurelles du moteur en interaction avec le dispositif seront présentées.
Dans le cas d'un moteur quatre temps à injection directe, le carburant est pulvérisé directement dans les chambres de combustion du moteur ce qui permet d'une part un contrôle précis d'une quantité de carburant injectée et permet d'autre part de maîtriser la consommation du véhicule. Pour obtenir une combustion de bonne qualité du carburant injecté dans les chambres de combustion, il est nécessaire d'obtenir un mélange air/carburant optimal. Par exemple, pour un moteur à essence le mélange optimal air/carburant est de 14,7g d'air pour 1 g d'essence. Ce mélange air/carburant est aussi nommé mélange stœchiométrique, c'est-à-dire que la combustion est théoriquement complète dans la ou les chambres de combustion.
Les valeurs du mélange air/carburant sont données pour un fonctionnement dit « normal » du moteur avec une alimentation en carburant dont les caractéristiques intrinsèques sont connues et fixes. Lorsque les caractéristiques intrinsèques du carburant changent, comme par exemple avec un taux d'éthanol compris entre 0 % et 100 %, alors la valeur optimale du mélange air/carburant change pour obtenir une combustion optimale.
Grâce à la démocratisation de l'électronique dans les véhicules (ordinateur de bord, calculateur électronique pour l'injection nommée aussi par l'homme de l'art injection électronique) le mélange air/carburant est contrôlé en continu et même pendant les phases de démarrage.
Généralement, pour des raisons de sécurité, il est demandé au chauffeur lors d'une phase de démarrage (lorsque le véhicule est équipé par exemple d'une carte électronique) d'effectuer un certain nombre d'opérations pour que le véhicule puisse démarrer. Par exemple, il lui est demandé d'appuyer à la fois sur la pédale de frein et sur la pédale d'embrayage avant d'appuyer sur un bouton de démarrage qui enclenchera une procédure de démarrage. Dans le cas d'un véhicule équipé d'une boite automatique, il est seulement nécessaire d'appuyer sur la pédale de frein.
L'appui sur la pédale de frein lors de la phase de démarrage engendre un actionnement d'un servofrein. Le servofrein est un dispositif bien connu de l'homme de métier qui permet d'assister le conducteur lors de phases de freinage. Le servofrein permet ainsi pour un relativement faible effort sur la pédale de frein d'obtenir une forte pression hydraulique dans le circuit de freinage du véhicule. Un servofrein fonctionne généralement soit par dépression d'air soit par pression d'air. Les servofreins fonctionnant en dépression d'air sont les plus utilisés. De manière générale, pour un servofrein fonctionnant par dépression d'air, cette dernière est prise dans un collecteur d'admission. Ainsi, durant la phase de démarrage, lorsque le conducteur appuie sur la pédale de frein, le servofrein vient puiser le vide nécessaire à l'assistance au freinage dans le collecteur d'admission, qui lui-même, puise le vide dans les différentes chambres de combustion du moteur. La pression dans les chambres de combustion est donc modifiée ce qui engendre une variation de la valeur du mélange air/carburant et peut provoquer, lorsque le moteur est froid, des difficultés pour démarrer. En effet, dans ces conditions, d'une part, la valeur du mélange n'est plus optimale et, d'autre part, l'évaporation du carburant pulvérisé est moins importante.
Sur la figure 1 est représenté schématiquement un dispositif 2 d'aide au démarrage pour un moteur à combustion, ledit dispositif 2 d'aide au démarrage comportant une vanne 12 commandée électriquement, un premier capteur 18 de température, un second capteur 20 de température et un dispositif électronique 22 de commande, et une unité de contrôle moteur (non représentée) comportant des moyens pour déterminer notamment si le moteur est en rotation autonome.
La figure 1 illustre très schématiquement un collecteur 4 d'admission du moteur à combustion interne avec une entrée d'air 40, une première sortie 41 et une seconde sortie 42. L'entrée d'air 40 reçoit de l'air extérieur après passage dans un filtre à air non représenté. La première sortie 41 est couplée à au moins une chambre de combustion par une première tubulure 6 qui est souvent nommée par l'homme de l'art tubulure d'admission. La seconde sortie 42 du collecteur 4 d'admission est couplée par une seconde tubulure 8 à un dispositif d'aide au freinage 10, comme par exemple un servofrein. La première tubulure 6 et la seconde tubulure 8 sont généralement en un matériau résistant à l'éthanol comme par exemple en matière synthétique. Les caractéristiques dimensionnelles des deux tubulures 6 et 8 dépendent entre autres du type de moteur.
La vanne 12 commandée électriquement est disposée sur la seconde tubulure 8 de préférence au plus près de la seconde sortie 42 du collecteur 4 d'admission. Ainsi, l'efficacité du dispositif sur le démarrage à froid du moteur est optimisée. Pour des questions d'encombrement et de simplicité d'utilisation la vanne 12 commandée électriquement est de préférence de taille réduite. En fonction du cahier des charges du moteur et notamment en fonction des pressions utilisées dans le collecteur 4 d'admission, la vanne 12 commandée électriquement pourra, par exemple, travailler à des pressions de l'ordre de une à deux fois la pression atmosphérique et pourra également travailler en dépression.
Pour des raisons de coût de fabrication mais aussi d'intégration du dispositif 2 sur un moteur existant, la vanne 12 commandée électriquement est compatible avec une tension de commande de 12 Volts et présente par exemple un temps de réaction ou temps de commutation de l'ordre de 10 ms (1 ms = 0,001 s). La vanne 12 commandée électriquement est aussi souvent nommée par l'homme de l'art électrovanne.
Le premier capteur 18 de température est adapté pour mesurer avec précision la température du moteur et délivrer une information de température via une première connectique 24 à un dispositif électronique 22. Préférentiellement, le premier capteur 18 de température est positionné dans une tubulure du système de refroidissement du moteur où circule un liquide. Le premier capteur 18 de température utilisé est un modèle de capteur standard de l'industrie automobile comme par exemple un capteur de température passif.
Le second capteur 20 de température est adapté pour mesurer une température de l'air et pour délivrer une information de la température de l'air à travers une seconde connectique 26 au dispositif électronique 22. Préférentiellement, le second capteur 20 de température est un capteur générique de l'automobile bien connu de l'homme de métier. Par exemple, le second capteur 20 de température est positionné au niveau d'une calandre moteur du véhicule.
Le dispositif électronique 22 de commande comporte au moins un circuit électronique programmable tel un circuit FPGA (de l'anglais « Field Programmable Gâte Array » soit en français système de portes logiques programmables) couplé avec des circuits de commande et de contrôle permettant en fonction d'un programme et d'une stratégie déterminée de commander la vanne 12.
Le dispositif électronique 22 de commande présente une première entrée 30 adaptée pour recevoir les informations de températures provenant du premier capteur 18 de température à travers sa première connectique 24, une seconde entrée 32 adaptée pour recevoir les informations de températures provenant du second capteur 20 de température à travers sa seconde connectique 26. Le dispositif électronique 22 de commande présente également une sortie 34 adaptée pour piloter à travers la troisième connectique 28 la vanne 12 commandée électriquement.
Dans un mode de réalisation préféré, le dispositif électronique 22 de commande et/ou le premier capteur 18 de température et/ou le second capteur 20 de température sont ceux du véhicule où le dispositif 2 est installé, le dispositif électronique 22 étant par exemple constitutif de l'unité de contrôle moteur du véhicule. Ainsi, le dispositif 2 a un coût de revient très limité.
La première connectique 24, la deuxième connectique 26 et la troisième connectique 28 sont par exemple des câbles électriques gainés aptes à résister à des variations de températures relativement importantes ainsi qu'à des perturbations électromagnétiques générées par le moteur. Le dispositif 2 tel que décrit ci-dessus est apte à la mise du procédé d'aide au démarrage selon l'invention qui va maintenant être décrit.
Dans la suite de la description, vont être présentés à l'aide de l'algorigramme selon la figure 2 les principales étapes d'exemples de procédé d'aide au démarrage pour un moteur à combustion alimenté par un carburant pouvant contenir de l'éthanol.
Une phase de démarrage débute par exemple lorsqu'un déverrouillage des portes du véhicule suivi d'une ouverture de la porte chauffeur sont réalisés. La phase de démarrage représentée par le bloc 1 sur la figure 2 peut aussi être lancée lorsqu'une carte électronique de démarrage est insérée dans un lecteur de carte du véhicule et que le chauffeur appuie par exemple simultanément sur la pédale de frein et sur la pédale d'embrayage (moteur éteint). Il est important de noter que pour des raisons de sécurité la vanne 12 commandée électriquement est en position ouverte par défaut.
Ainsi, lors de la détection d'une phase de démarrage par le dispositif électronique 22 de commande, il est exécuté une deuxième phase représentée par le bloc 3. Dans cette deuxième phase, le premier capteur 18 de température mesure la température du liquide du système de refroidissement du moteur et transfère l'information de température au dispositif électronique 22 de commande à travers la première connectique 24. De même, le second capteur 20 de température mesure la température de l'air extérieur et transfère l'information à travers la seconde connectique 26 au dispositif électronique 22 de commande. Les informations de températures provenant des deux capteurs de températures 18 et 20 sont par exemple moyennées avec un nombre de prises d'échantillons compris entre 2 et N pendant une durée déterminée réglable par le dispositif électronique 22 de commande. Ainsi, le risque de potentielles perturbations et/ou aberrations de mesures est diminué.
On détermine pour le premier capteur 18 de température une première valeur seuil qui peut être choisie dans la gamme complète des valeurs de température d'un moteur. On choisira cependant de préférence cette valeur seuil dans une gamme réduite allant par exemple de 10 à 30°C. Dans l'exemple quisuit, cette première valeur seuil sera choisie à 20°C.
De même, on détermine pour le second capteur 20 de température une seconde valeur seuil qui peut être choisie dans la gamme complète des valeurs de température d'air ambiant. On choisira cependant de préférence cette valeur seuil dans une gamme réduite allant par exemple de 0 à 10°C. Dans l'exemple qui suit, cette seconde valeur seuil sera choisie à 5°C.
Les première et deuxième valeurs seuils sont enregistrées en mémoire dans l'unité de contrôle moteur du véhicule (non représentés) afin d'être disponibles pour le dispositif électronique 22 de pilotage de la vanne 12. Dans le bloc 3 de l'algorigramme représenté sur la figure 2, le dispositif électronique 22 compare la température moteur mesurée au moyen du premier capteur 18 de température à la première valeur seuil, et compare la température de l'air extérieur mesurée au moyen du second capteur 20 de température à la seconde valeur seuil.
Selon le bloc 3 représenté sur la figure 2, la condition est : température de l'air extérieur inférieure à la seconde valeur seuil et température moteur inférieure à la première valeur seuil.
En fonction de la température, d'une part, de l'air ambiant ou extérieur mesurée par le second capteur 20 et, d'autre part, du moteur mesurée par le premier capteur 18, plusieurs cas de figures se présentent et sont présentés ci-après :
• Température de l'air inférieure par exemple à 5°C :
• Cas n ° 1 : température moteur par exemple inférieue à 20 °C.
Lorsque la température de l'air extérieur est inférieure à la seconde valeur seuil 5°C et que la température du liquide du système de refroidissement du moteur est inférieure à la première valeur seuil 20°C selon le bloc 3, alors une cinquième étape du procédé selon le bloc 9 représenté sur la figure 2 est activée.
Lors de cette cinquième étape, le dispositif électronique 22 de commande détecte si le moteur est en rotation autonome, c'est-à-dire si le moteur a bien démarré. Cette information de rotation autonome provient par exemple d'une unité de contrôle moteur du véhicule de manière connue.
• Moteur hors rotation autonome :
Si le moteur n'est pas en rotation autonome alors une sixième étape est exécutée. Durant cette sixième étape illustrée par le bloc 1 1 sur la figure 2, l'électrovanne est actionnée par le dispositif électronique 22 de commande, c'est-à-dire quelle est fermée. Le temps de réaction de la vanne 12 commandée électriquement est de 10 ms ce qui permet une fermeture rapide de celle-ci. Ainsi, la dépression présente dans le collecteur 4 d'admission n'est quasiment pas évacuée vers le dispositif d'aide au freinage 10 lors de l'appui sur la pédale de frein.
Une fois la vanne 12 commandée électriquement fermée, le collecteur 4 d'admission et avec lui les chambres de combustion, sont isolés du dispositif d'aide au freinage 10. La mise en dépression des chambres de combustion peut ainsi être réalisée plus rapidement. En outre, elle est répétable car l'état du servofrein est sans influence sur la pression régnant dans les chambres de combustion.
Grâce au maintien d'une pression faible, ou en d'autres termes grâce à la dépression maintenue dans les chambres de combustion, le démarrage du moteur est facilité même lorsque le mélange de carburant présente 100 % d'éthanol. En effet, lorsque les chambres de combustion sont en dépression, la quantité d'éthanol évaporée est plus élevée, ce qui permet d'assurer un bon mélange air/combustible.
Ainsi, grâce à la dépression maintenue dans les chambres de combustion, la vaporisation de l'éthanol est améliorée, ce qui facilite son inflammation et donc facilite le démarrage du moteur.
• Moteur en rotation autonome :
Lorsque le dispositif électronique 22 de commande détecte que le moteur est en rotation autonome depuis une durée prédéterminée, plus de 1 s par exemple, alors la troisième étape du procédé selon le bloc 5 représenté sur la figure 2 est exécutée. Ainsi, selon le bloc 5 la vanne 12 commandée électriquement qui était fermée est maintenant ouverte à nouveau (position par défaut). Ainsi, le servofrein peut à nouveau puiser la pression dans le collecteur 4 d'admission pour pouvoir à nouveau activer l'assistance au freinage et la procédure de démarrage peut se terminer selon le bloc 7 représenté sur la figure 2, selon lequel on arrive à la fin de la procédure, l'électrovanne restant ouverte grâce à sa position de repos dans l'exemple.
On étudie maintenant les cas où la condition du bloc 3 selon la figure 2, telle que définie plus haut, n'est pas vérifiée.
• Cas n °2 : température moteur supérieure à 20 °C.
Lorsque la température du liquide du système de refroidissement est supérieure à la première valeur seuil, choisie dans le présent exemple à 20°C, alors le moteur est considéré par le dispositif électronique 22 de commande comme chaud. Dans ce cas, il est exécuté une troisième étape représentée par le bloc 5 sur la figure 2.
Durant cette troisième étape selon ledit bloc 5, la vanne 12 commandée électriquement qui est ouverte par défaut dans l'exemple n'est pas actionnée par le dispositif électronique 22 de commande, c'est-à-dire qu'elle n'est pas fermée et la procédure de démarrage peut continuer jusqu'au démarrage du moteur. La fin de la procédure de démarrage (rotation autonome du moteur) est représentée par le bloc 7 déjà décrit plus haut.
• Température de l'air supérieure à 5°C :
· Cas n °3 : température moteur inférieure à 20 °C.
Bien que la température du liquide du système de refroidissement soit inférieure à la première valeur seuil, le dispositif électronique 22 de commande considère que le moteur est suffisamment chaud car la température de l'air est supérieure à la seconde valeur seuil (pour mémoire, 5°C dans le présent exemple illustratif et non limitatif). Dans ce cas, il est exécuté la troisième étape représentée par le bloc 5 selon laquelle on ne commande pas l'électrovanne d'isolement du dispositif d'aide au freinage.
Durant cette troisième étape selon le bloc 5, comme déjà mentionné plus haut, la vanne 12 commandée électriquement qui est ouverte par défaut n'est pas actionnée par le dispositif électronique 22 de commande. La procédure de démarrage peut continuer jusqu'au démarrage du moteur. La fin de la procédure de démarrage (rotation autonome du moteur) est représentée par le bloc 7 déjà décrit plus haut.
Les valeurs seuils de température du moteur et de l'air ont été données pour illustrer le fonctionnement du dispositif et bien entendu celles-ci sont réglables en fonction du type de moteur et de la quantité d'éthanol contenue dans le carburant.
Grâce au dispositif ainsi qu'au procédé présenté ci-dessus, le démarrage de moteurs alimentés par un mélange de carburant comportant de l'éthanol est répétable. La présente invention fournit ainsi des moyens permettant d'améliorer la répétabilité des démarrages d'un moteur alimenté par un mélange de carburant contenant de l'éthanol par températures froides c'est-à-dire inférieures à 5° G
La présente invention peut aussi être appliquée et/ou installée sur des véhicules non équipés d'un dispositif électronique d'automatisation ou de gestion des démarrages. Ainsi, la présente invention peut être utilisée sur des véhicules utilisant des clefs standards.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé d'aide au démarrage d'un moteur à combustion interne alimenté par un carburant pouvant contenir de l'éthanol et comportant une tubulure (8) de liaison fluidique entre un collecteur (4) d'admission et un dispositif d'aide au freinage (10), le procédé comprenant les étapes suivantes :
· déterminer la température moteur,
• déterminer la température d'air extérieur,
• obturer la tubulure entre le collecteur (4) d'admission et le dispositif d'aide au freinage (10), pendant une durée déterminée durant une phase de démarrage du moteur lorsque la température du moteur est inférieure à une première valeur seuil et que la température de l'air extérieur est inférieure à une seconde valeur seuil,
• dégager la tubulure entre le collecteur (4) d'admission et le dispositif d'aide au freinage (10), lorsque le moteur est en rotation autonome.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la tubulure entre le collecteur (4) d'admission et le dispositif d'aide au freinage (10) est dégagée au repos.
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la première valeur seuil de la température moteur est réglable dans une gamme de valeurs comprises entre 10 et 30 ° C.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la seconde valeur seuil de la température de l'air extérieur est réglable dans une gamme de valeurs comprises entre 00 C et 100 C.
5. Dispositif (2) d'aide au démarrage pour un moteur à combustion interne alimenté par un carburant pouvant contenir de l'éthanol et comportant une tubulure (8) de liaison fluidique entre un collecteur (4) d'admission et un dispositif d'aide au freinage (10), caractérisé en ce qu'il comporte :
• des moyens de détermination de la température moteur,
• des moyens de détermination de la température d'air extérieur,
• des moyens pour obturer la tubulure entre le collecteur (4) d'admission et le dispositif d'aide au freinage (10), pendant une durée déterminée durant une phase de démarrage du moteur lorsque la température du moteur est inférieure à une première valeur seuil et que la température de l'air extérieur est inférieure à une seconde valeur seuil,
• des moyens pour dégager la tubulure entre le collecteur (4) d'admission et le dispositif d'aide au freinage (10), lorsque le moteur est en rotation autonome.
6. Dispositif (2) selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte :
• un capteur de mesure de la température moteur,
• un capteur de mesure de la température d'air extérieur,
• une vanne (12) commandée électriquement disposée sur la tubulure (8) reliant le collecteur (4) d'admission au dispositif d'aide au freinage (10), apte à obturer ou dégager la tubulure selon que la vanne est respectivement fermée ou ouverte, et
• un dispositif électronique (22) de commande présentant une première entrée (30) adaptée pour recevoir l'information de la température moteur, une seconde entrée (32) adaptée pour recevoir l'information de la température d'air extérieur et une sortie (34) adaptée pour piloter la vanne (12) commandée électriquement en fonction des informations de températures moteur et air extérieur, et de valeurs seuils relatives aux températures moteur et air extérieur, et
• des moyens de détermination d'une rotation autonome du moteur.
7. Dispositif (2) selon la revendication 6, caractérisé en ce que la vanne (12) commandée électriquement est en position ouverte par défaut.
8. Dispositif (2) selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que la vanne (12) commandée électriquement présente un temps de commutation de l'ordre de 10 ms.
9. Dispositif (2) selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le dispositif électronique (22) de commande présente au moins un circuit électronique programmable.
10. Ensemble constitué d'un dispositif (2) d'aide au démarrage selon l'une quelconque des revendications 5 à 9 et d'un moteur comprenant un collecteur (4) d'admission, un dispositif d'aide au freinage (10), une tubulure (8) de liaison fluidique entre le collecteur (4) d'admission et le dispositif d'aide au freinage (10).
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