FR2965585A1 - Procede de mesure des conditions d'arret d'un moteur a combustion interne - Google Patents

Abstract

Dans un procédé (1) d'extinction d'un moteur à combustion interne à allumage commandé, suite à une demande d'extinction du moteur (2) par le conducteur du véhicule, on cesse l'injection de carburant dans les conduites d'admission des cylindres du moteur, tout en continuant d'actionner les bougies d'allumage. On mesure alors l'intervalle de temps (At) séparant le premier passage (6) par un point mort haut d'un cylindre du moteur après la dernière injection (5) de carburant, et le moment où le régime instantané du moteur devient inférieur à un seuil prédéfini (Rs) de vitesse de rotation.

Description

B 10-2457FR 1

Procédé de mesure des conditions d'arrêt d'un moteur à combustion interne L'invention se situe dans le domaine des moteurs à combustion interne à allumage commandé, dans le domaine des moteurs à injection directe ou indirecte, et plus particulièrement à injection indirecte. Dans les moteurs à injection indirecte, le carburant est injecté en amont des soupapes d'admission des cylindres à l'intérieur d'une tubulure d'admission. Le mélange air-carburant est ensuite aspiré dans chaque cylindre quand le piston du cylindre s'éloigne de la soupape d'admission pendant une phase d'admission. Les carburants utilisés pour de tels moteurs à combustion interne et à allumage commandé présentent des niveaux de volatilité variables. Des gammes de volatilité sont généralement imposées aux fournisseurs de carburant, mais les fourchettes de volatilité disponibles à la pompe différent par exemple en fonction des pays et en fonction des saisons. La volatilité du carburant est un paramètre qu'il est indispensable de prendre en compte notamment pour les réglages antipollution et pour les réglages de quantité de carburant à injecter lors des démarrages à froid du moteur. Si le réglage des paramètres d'injection doit pouvoir être utilisé pour une gamme de volatilité trop large, il est difficile de trouver des paramètres d'injection qui permettent à la fois de démarrer le moteur à des températures basses et à des températures plus élevées, et qui permettent de réduire de manière satisfaisante les émissions polluantes ainsi que les émissions globales de COz du moteur. La volatilité est une caractéristique qui peut se quantifier soit par des valeurs ponctuelles, telles qu'une pression de vapeur mesurée suivant la méthode dite "méthode de Reid", ou par des mesures prenant plus globalement en compte les volatilités des différents constituants du carburant, telles que les courbes de distillation en fonction de la température.

Un certain nombre de méthodes sont connues pour estimer la volatilité du carburant présent dans le réservoir d'un véhicule, et pour adapter les conditions d'injection du moteur à cette volatilité lors d'un démarrage à froid du moteur. Ces méthodes sont souvent basées sur une analyse du comportement du moteur au cours même du démarrage à froid, ou lors d'un démarrage à froid antérieur au démarrage en cours. Par exemple, la demande de brevet européen EP 117 8203 propose de quantifier la volatilité du carburant en fonction du régime de rotation du moteur, pendant les premiers instants du démarrage à froid, et d'adapter ensuite les conditions d'injection du carburant dans le moteur. La demande de brevet français FR 2 918 712 propose d'utiliser le gradient de régime moteur lors d'une précédente opération de démarrage à froid, afin de comparer ce gradient de régime mesuré à un gradient de référence, et d'adapter ensuite les conditions d'injection utilisées lors du démarrage à froid suivant. La demande de brevet EP 20 37104 propose de régler les conditions d'injection du moteur en fonction d'une volatilité de carburant mémorisée précédemment, et au cours du démarrage actuel, d'effectuer un filtrage sur le bruit de la vitesse angulaire du vilebrequin. En comparant le résultat de ce filtrage et un seuil prédéterminé, on en déduit ensuite une volatilité de carburant utilisée pour le réglage d'injection du démarrage suivant.

Ces méthodes ne donnent pas pleinement satisfaction, d'une part, parce que certaines d'entre elles sont effectuées au cours même du démarrage, ce qui ne permet pas d'optimiser pleinement l'injection dés le début du démarrage à froid. En outre, les conditions de température du moteur lors du démarrage à froid étant très variables en fonction des conditions atmosphériques extérieures, les mesures de volatilité obtenues par ces méthodes présentent des dispersions importantes. L'invention a pour but de proposer une méthode d'évaluation de la volatilité du carburant, dont les dispersions sont réduites pour un même carburant, et qui peut être utilisée pour régler les paramètres d'injection dés le début d'un démarrage à froid du moteur. Selon l'invention, dans un procédé d'extinction d'un moteur à combustion interne à allumage commandé, suite à une demande d'extinction du moteur par le conducteur du véhicule, on cesse l'injection de carburant dans les conduites d'admission des cylindres du moteur, tout en continuant d'actionner les bougies d'allumage. On mesure alors l'intervalle de temps séparant le premier passage par un point mort haut d'un cylindre du moteur après la dernière injection de carburant, et le moment où le régime instantané du moteur devient inférieur à un seuil prédéfini de vitesse de rotation. L'intervalle de temps mesuré peut ensuite être comparé à un ou plusieurs seuils d'intervalles de temps. I1 est possible de mémoriser les valeurs d'intervalles de temps mesurées sur une ou plusieurs extinctions du moteur, afin d'adapter les conditions d'injection de carburant lors d'un démarrage à froid du moteur. De manière préférentielle, l'intervalle de temps mesuré n'est pris en compte que si la température de liquide de refroidissement du moteur est supérieure à un seuil de température prédéfini. De manière préférentielle, l'intervalle de temps mesuré n'est pris en compte que si le régime du moteur immédiatement avant son extinction correspond à des conditions de régime ralenti prédéfinies. Avantageusement, on maintient constant le réglage d'admission d'air vers les cylindres pendant la procédure d'extinction. Avantageusement, on maintient constante l'avance à l'allumage des cylindres pendant la procédure d'extinction. Selon un mode de mise en oeuvre préféré, le seuil de régime instantané permettant de définir la fin de l'intervalle de temps, est fixé à une valeur comprise entre 400 et 700 tours/minute, et de préférence entre 500 et 650 tours/minute. Selon un autre aspect, un moteur à combustion interne à allumage commandé, comprend une unité de commande électronique apte à figer les conditions d'allumage et d'alimentation en air des cylindres du moteur après cessation de l'injection de carburant vers les cylindres. Selon un mode de réalisation préféré, un moteur à combustion interne à allumage commandé et à injection indirecte, comprend une unité de commande électronique apte à figer les conditions d'allumage et d'alimentation en air des cylindres du moteur après cessation de l'injection de carburant dans une tubulure d'admission d'air vers les cylindres. Avantageusement, l'unité de commande électronique est configurée pour mesurer puis mémoriser un intervalle de temps séparant le premier passage par un point mort haut d'un des cylindres après la dernière injection de carburant, et le moment où le régime instantané du moteur devient inférieur à un seuil prédéfini de vitesse de rotation.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple nullement limitatif et illustré sur la figure 1 annexée, qui illustre un processus d'arrêt de moteur à injection indirecte à allumage commandé, adaptée pour mesurer un grandeur caractéristique du niveau de volatilité du carburant disponible dans le réservoir du véhicule. Pour mesurer une telle grandeur caractéristique, indépendamment du contexte atmosphérique, notamment de température, dans lequel se trouve le véhicule, l'invention propose en effet d'étudier le comportement du moteur dans un contexte aussi reproductible que possible. A cette fin, il a été choisi de caractériser le comportement du moteur pendant une phase d'extinction du moteur suivant immédiatement un fonctionnement dans un régime ralenti standard du moteur. Selon l'invention, on n'effectuera une mesure de volatilité que si, d'une part, le moteur est arrivé à une température minimale, par exemple de l'ordre de 90°, caractéristique d'un comportement « à chaud » stabilisé du moteur, et si, d'autre part, l'extinction du moteur est déclenchée pendant une phase de ralenti standard, c'est-à-dire une phase de ralenti où un certain nombre de paramètres de fonctionnement du moteur correspondent à des valeurs standard mémorisées dans le calculateur de bord. On limite ainsi les dispersions liées à la température de la paroi sur laquelle est projeté le carburant, ou liées au débit d'air dans lequel ce carburant se vaporise. Le procédé selon l'invention comporte une étape où, suite à la demande d'extinction du moteur par le conducteur, le calculateur de bord provoque un arrêt des injections de carburant dans la conduite d'alimentation des cylindres, tout en continuant à actionner les bougies d'allumage et à alimenter en air les cylindres, dans les mêmes conditions que pendant le régime de ralenti dans lequel le moteur se trouvait juste avant l'arrêt de l'injection. Le carburant résiduel alors présent dans la tubulure d'admission peut continuer à se mélanger à l'air entrant dans les cylindres et à se consumer sous l'effet de l'étincelle de chaque bougie. La volatilité du carburant détermine la vitesse à laquelle le carburant présent sur les parois de la tubulure d'admission se distribue successivement dans les différents cylindres, et provoque des combustions alimentées par une quantité de carburant de plus en plus faible.

L'invention propose de choisir un intervalle de temps particulier pour caractériser le comportement du moteur pendant cette extinction. L'intervalle de temps choisi est un intervalle de temps mesuré entre le premier passage par son point mort haut (PMH) d'un des cylindres du moteur, après que soit réalisée la dernière injection de carburant, et le moment où le régime, c'est-à-dire la vitesse instantanée de rotation du moteur, passe en dessous d'une vitesse seuil. L'intervalle de temps (4t) ainsi mesuré, est stocké en mémoire pour être exploité lors du démarrage à froid suivant du moteur. Le régime utilisé pour déterminer le passage sous une vitesse seuil peut être un régime déterminé par un capteur optique ou magnétique placé sur le volant moteur où sur le vilebrequin. De manière préférentielle, on choisit un régime seuil qui est inférieur d'environ 100 à 150 tours/minute au régime standard de ralenti auquel tourne le moteur juste avant le déclenchement du processus d'extinction. Typiquement, des valeurs de régime seuil situées entre 500 et 650 tours/min. semblent des valeurs adaptées. Afin d'augmenter la fiabilité et/ou d'éviter des mesures aberrantes, il est possible de stocker les valeurs At mesurées lors de plusieurs extinctions du moteur. I1 est possible, avant de décider de mémoriser une dernière valeur At sensiblement différente des valeurs qui la précédent, de prendre en compte le fait qu'un remplissage du réservoir a été détecté -ou pas- entre les deux derniers processus d'extinction. L'unité de commande électronique chargée d'exploiter les valeurs At mesurées peut ainsi être couplée à un capteur de niveau d'essence dans le réservoir. La figure 1 illustre un processus 1 d'extinction d'un moteur, instrumenté afin de recueillir des valeurs At caractéristiques de la volatilité du carburant disponible dans le réservoir du véhicule.

Tel qu'illustré sur la figure 1, à une étape 2 de roulage du véhicule, le conducteur envoie un signal indiquant qu'il souhaite couper le moteur, par exemple en tournant la clé de contact, ou en pressant le bouton d'allumage du véhicule. L'unité de commande électronique gérant les paramètres de fonctionnement du moteur effectue alors un test 3 pour vérifier si les conditions de fonctionnement correspondent à celles d'un régime ralenti standard, c'est-à-dire pour vérifier si la valeur de chaque paramètre de fonctionnement correspond à une valeur correspondante unique mémorisée dans l'unité de commande électronique.

Dans le cas où le moteur est configuré pour avoir plusieurs régimes de ralenti par défaut, un seul des régimes de ralenti est cartographié à l'intérieur de l'unité de commande électronique comme permettant la validation du processus de mesure associé au processus d'extinction 1.

L'unité de commande électronique effectue également un test 4, qui vérifie si la température du moteur, c'est-à-dire, par exemple, une température mesurée dans le liquide de refroidissement du moteur, est supérieure à une température seuil To. Dans le cas où soit le régime du moteur ne correspond pas au régime de ralenti standard, soit la température du moteur est inférieure à la température seuil To, l'unité de commande électronique se place dans une configuration 12 et déclenche une extinction « classique » du moteur, en arrêtant à la fois l'allumage des bougies et en commandant de cesser les injections de carburant dans la tubulure d'admission. Dans ce cas, l'unité de commande électronique, qui dispose dans sa mémoire d'une série de valeurs 4t enregistrées lors de précédentes étapes d'extinction du moteur, laisse ces valeurs 4t inchangées.

Si l'unité de commande électronique constate, les tests 3 et 4 étant positifs, que les conditions pour effectuer une nouvelle mesure sont satisfaites, elle commande une cessation des injections de carburant, après une dernière injection représentée à l'étape 5. Dans cette configuration, l'unité de commande électronique continue cependant à provoquer un allumage séquentiel des bougies suivant le même schéma temporel que durant le régime de ralenti standard. Parallèlement, les autres paramètres de fonctionnement du moteur, comme par exemple le débit d'admission d'air, restent figés à leur valeur nominale correspondant au régime de ralenti standard.

L'unité de commande électronique, qui reçoit régulièrement un signal de passage par un point mort haut de chacun des cylindres, détecte à l'étape 6, le premier passage par un point mort haut (PMH) d'un des cylindres du moteur, faisant suite à la dernière injection réalisée à l'étape 5.

Lors de la détection de ce premier passage par un point mort haut de l'un des cylindres, l'unité de commande électronique initialise un compteur temporel t à zéro, comme représenté à l'étape 7 qui suit immédiatement (voire est simultanée à) l'étape 6. En analysant un signal issu d'un capteur de vitesse de rotation placé sur le vilebrequin ou sur le volant moteur, l'unité de commande électronique teste ensuite si le régime instantané du moteur est devenu inférieur à un régime seuil Rs. Si le régime instantané du moteur est encore supérieur au régime Rs, l'unité de commande électronique incrémente à l'étape 9 le compteur de temps t. Elle effectue alors à nouveau le test correspondant à l'étape 8 jusqu'à ce que le régime instantané du moteur soit devenu inférieur ou égal à la valeur seuil Rs. L'incrémentation du compteur t est alors stoppée à l'étape 10, et la valeur t est stockée dans une mémoire 4t en vue d'une utilisation ultérieure pour estimer la volatilité du carburant, par exemple afin de régler les paramètres d'injection du moteur lors du prochain démarrage à froid. Une fois que le régime instantané du moteur est passé en dessous du régime seuil Rs, l'unité de commande électronique provoque également la cessation de l'allumage des bougies (étape 11). Le procédé d'extinction de moteur selon l'invention et le processus de mesure associé de l'intervalle de temps At permettent par exemple de différencier sans aucune ambiguïté deux carburants dont la pression de vapeur Reid se situe respectivement à 50kPa et à 75kPa.

Sur une série de mesures de temps d'arrêt du moteur avec les deux carburants, les moyennes des temps d'arrêt pour les deux carburants différent de 96 millisecondes avec un écart type de seulement 6,3 à 7,2% pour chaque groupe de mesures. L'objet de l'invention ne se limite pas au mode de réalisation décrit et peut se décliner en de nombreuses variantes. Le procédé peut par exemple être appliqué à un moteur à injection directe. On peut définir suivant un autre critère le moment où l'on cesse l'allumage des bougies après la mesure de At, ou si les conditions de mesure ne sont pas remplies.

Le choix d'effectuer une mesure d'intervalle de temps At peut dépendre, comme dans l'exemple ci-dessus, uniquement de la valeur de régime de rotation et de la température du moteur juste avant l'extinction. Suivant d'autres stratégies, il peut également dépendre d'un plus grand nombre de paramètres de fonctionnement du moteur, comme le débit d'air entrant, le séquençage de l'allumage, pour lesquels paramètres on vérifie alors qu'ils se trouvent dans une plage de valeurs suffisamment proches des valeurs cartographiées pour le régime de ralenti standard.

Le début du comptage peut être déclenché à un autre moment caractéristique du cycle d'un piston (au lieu du point mort haut), mais doit suivre de manière aussi rapprochée que possible la dernière injection de carburant.

Le choix du régime seuil dépend du moteur, et ne doit pas être choisi trop bas (par exemple inférieur à 300tours/min), sous peine de recueillir des valeurs de mesure trop dispersées, à cause d'autres phénomènes que la volatilité intervenant en fin de rotation du moteur (frottements, inversion de rotation du moteur...).

Le procédé d'extinction de moteur selon l'invention permet de collecter une valeur 4t caractérisant de manière fiable la volatilité du carburant présent dans le réservoir. Cette valeur étant collectée au moment de l'extinction du moteur, elle est a priori représentative des propriétés du carburant encore présent dans le réservoir lors du démarrage à froid suivant. Les conditions d'injection du moteur peuvent alors être adaptées pour optimiser le compromis entre efficacité au démarrage et consommation de carburant.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Procédé (1) d'extinction d'un moteur à combustion interne à allumage commandé, dans lequel, suite à une demande d'extinction du moteur (2) par le conducteur du véhicule, on cesse l'injection de carburant dans les conduites d'admission des cylindres du moteur, tout en continuant d'actionner les bougies d'allumage, et dans lequel on mesure l'intervalle de temps (At) séparant le premier passage (6) par un point mort haut d'un cylindre du moteur après la dernière injection (5) de carburant, et le moment où le régime instantané du moteur devient inférieur à un seuil prédéfini (Rs) de vitesse de rotation.
2. 2. Procédé d'extinction suivant la revendication 1, dans lequel l'intervalle de temps mesuré (At) est ensuite comparé à un ou plusieurs seuils d'intervalles de temps.
3. 3. Procédé d'extinction suivant les revendications 1 ou 2, dans lequel, on mémorise les valeurs d'intervalles de temps mesurées sur une ou plusieurs extinctions du moteur, afin d'adapter les conditions d'injection de carburant lors d'un démarrage à froid du moteur.
4. 4. Procédé d'extinction suivant l'une des revendications précédentes, dans lequel l'intervalle de temps mesuré n'est pris en compte que si la température de liquide de refroidissement (Tmoteur) du moteur est supérieure à un seuil de température (To) prédéfini.
5. 5. Procédé d'extinction suivant l'une des revendications précédentes, dans lequel l'intervalle de temps mesuré n'est pris en compte que si le régime du moteur (Régime) immédiatement avant son extinction correspond à des conditions de régime ralenti prédéfinies.
6. 6. Procédé d'extinction suivant l'une des revendications précédentes, dans lequel on maintient constant le réglage d'admission d'air vers les cylindres pendant la procédure d'extinction.
7. 7. Procédé d'extinction suivant l'une des revendications précédentes, dans lequel on maintient constante l'avance à l'allumage des cylindres pendant la procédure d'extinction.
8. 8. Procédé d'extinction suivant l'une des revendications précédentes, dans lequel le seuil de régime instantané (Rs) permettant de définir la fin de l'intervalle de temps est fixé à une valeur comprise entre 400 et 700 tours/minute, et de préférence entre 500 et 650 tours/minute.
9. 9. Moteur à combustion interne à allumage commandé, comprenant une unité de commande électronique apte à figer les conditions d'allumage et d'alimentation en air des cylindres du moteur après cessation de l'injection de carburant vers les cylindres.
10. 10. Moteur à combustion interne suivant la revendication précédente, dans lequel l'unité de commande électronique est configurée pour mesurer, puis mémoriser, un intervalle de temps (At) séparant le premier passage par un point mort haut d'un des cylindres après une dernière injection de carburant, et le moment où le régime instantané du moteur devient inférieur à un seuil prédéfini (Rs) de vitesse de rotation.