Brevet FR2815083A1 — publié le 20020412

PROCÉDÉ ET DISPOSITIF POUR L'ARRÊT D'UN MOTEUR À COMBUSTION INTERNE DE VÉHICULE L'invention est relative à un procédé et à un dispositif pour l'arrêt d'un moteur à combustion interne de véhicule. Les moteurs à combustion interne, notamment alternatifs et à allumage commandé ou à allumage par compression, transforment l'énergie thermique d'un carburant en énergie mécanique assurant, par exemple, la propulsion d'un véhicule. Ces moteurs à combustion interne comprennent des cylindres dans lesquels le carburant subit un cycle de transformation caractéristique du fonctionnement du moteur. Par exemple, pour un moteur à quatre temps, le cycle de transformation se compose des étapes d'admission, de compression, d'explosion puis détente et d'échappement. Par ailleurs, suivant les différents types de moteur, le carburant est injecté dans les cylindres soit lors de l'étape de compression, lorsque le moteur est à injection directe, soit lors de l'étape d'admission lorsque le moteur est à injection indirecte. Lors de l'arrêt volontaire de ce type de moteur, c'est-à-dire lorsque l'arrêt est commandé manuellement par le conducteur ou automatiquement par un organe de gestion du moteur, l'injection de carburant dans les cylindres est interrompue. Dans ce cas, à compter de cette interruption et jusqu'à l'arrêt complet du moteur, les cylindres continuent de fonctionner par inertie en entraînant le fonctionnement des soupapes d'admission et d'échappement. En conséquence, pendant cette période d'arrêt du moteur, des gaz sont admis et sont évacués des cylindres lors des étapes d'admission et d'échappement. Par ailleurs, on constate que pendant cette même période d'arrêt du moteur le fonctionnement des cylindres par inertie provoque des vibrations et des bruits parasites particulièrement inconfortables, par exemple pour les passagers d'un véhicule équipé d'un moteur fonctionnant tel que décrit cidessus. La présente invention remédie à ces inconvénients. Elle résulte de la constatation que, après l'interruption d'injection de carburant dans les cylindres, ces vibrations et ces bruits parasites sont liés à l'admission et à l'évacuation de gaz de ces cylindres. Ainsi le procédé conforme à l'invention est caractérisé en ce qu'on commande la fermeture des soupapes d'admission pendant l'arrêt du moteur de façon à réduire l'admission de gaz dans les cylindres jusqu'à leur arrêt complet. En effet, des expériences effectuées ont montré qu'un moteur à combustion interne comprenant des moyens conformes à l'invention, c'est à dire réduisant l'admission de gaz dans les cylindres pendant l'arrêt du moteur, produit moins de vibrations et de bruits qu'un moteur à combustion interne où des gaz sont admis dans ses cylindres après l'interruption d'injection de carburant dans les cylindres. L'arrêt d'un moteur conforme à l'invention s'effectue donc avec un niveau sonore plus faible et avec des vibrations moins importantes que l'arrêt du moteur connu. En outre, le procédé selon l'invention n'entraîne pas de modifications du moteur, mais seulement un mode de commande particulier des soupapes lors de l'arrêt du moteur. Ce mode de commande particulier peut prendre la forme d'un logiciel incorporé dans un véhicule comprenant un moyen de gestion électrique des soupapes. En bref, l'invention concerne un procédé de commande d'arrêt d'un moteur à combustion interne du type alternatif et à allumage commandé ou à allumage par compression, notamment pour véhicule, comprenant une pluralité de cylindres utilisant des soupapes d'admission et d'échappement qui est caractérisé en ce qu'on réduit l'entrée de gaz dans les cylindres pendant l'arrêt du moteur en commandant la fermeture des soupapes d'admission. Selon une réalisation, dans le cas où l'instant d'arrêt de l'alimentation du moteur intervient lorsqu'un cylindre se trouve en phase d'admission, la fermeture de la soupape d'admission de ce cylindre est commandée seulement après la fin de cette étape d'admission. Dans un mode de réalisation, on réduit les échanges de gaz entre l'intérieur et l'extérieur des cylindres en commandant la fermeture des soupapes d'échappement après l'échappement des gaz issus de la dernière combustion et après la commande de la fermeture des soupapes d'admission. Avantageusement, dans le cas où l'instant d'arrêt de l'alimentation du moteur intervient lorsqu'un cylindre se trouve en phase d'échappement, la fermeture de la soupape d'échappement de ce cylindre est commandée seulement après la fin de cette étape d'échappement. La commande de la fermeture des soupapes est de préférence effectuée à l'aide d'un programmateur, notamment à logiciel. L'invention concerne aussi un moteur à combustion interne du type alternatif et à allumage commandé ou à allumage par compression, notamment pour véhicule, comprenant des cylindres utilisant des soupapes d'admission et d'échappement qui est caractérisé en ce qu'il comporte un moyen pour commander la fermeture de ces soupapes d'admission pour minimiser les entrées de gaz dans les cylindres pendant l'arrêt du moteur. Dans une réalisation, le moteur comporte des moyens pour que, dans le cas où l'instant d'arrêt de l'alimentation de ce moteur intervient lorsqu'un cylindre se trouve en phase d'admission, la fermeture de la soupape d'admission de ce cylindre soit commandée après la fin de cette étape d'admission. Selon une réalisation, on prévoit pour réduire les échanges de gaz entre l'intérieur et l'extérieur des cylindres des moyens commandant la fermeture des soupapes d'échappement après l'échappement des gaz issus de la dernière combustion et après la commande de la fermeture des soupapes d'admission. Dans ce cas, le moteur comporte, de préférence, des moyens pour que, dans le cas où l'instant Toff d'arrêt de l'alimentation du moteur intervient lorsqu'un cylindre se trouve en phase d'échappement, la fermeture de la soupape d'échappement du cylindre soit commandée seulement après la fin de cette étape d'échappement. Le moteur comporte, de préférence, un programmateur, notamment à logiciel, pour commander la fermeture des soupapes. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront avec la description de certains de ses modes de réalisation, celle-ci étant effectuée, à titre non-limitatif, en se référant aux dessins ci-annexés sur lesquels : La figure 1 est une représentation d'un véhicule comprenant des moyens de commande de soupapes conformes à l'invention, et la figure 2 est un ensemble de diagrammes illustrant le déroulement du procédé appliqué au moteur du véhicule de la figure 1. La figure 1 est un schéma partiel d'une automobile 10. Cette automobile 10 comprend un compartiment moteur 12 ainsi qu'un habitacle 13. L'habitacle 13 comprend un centre 15 de commande du moteur 14 détectant la position de la clef 16 de contact. Ce centre 15 de commande communique la position de la clef 16 de contact à un calculateur 17 de contrôle du moteur 14 et à un calculateur 18 de pilotage des soupapes S, S2,... Sn du moteur 14. Ainsi, lorsque le conducteur du véhicule 10 décide d'arrêter le moteur 14, il tourne la clef 16 d'une position de marche à une position d'arrêt. Cette action est détectée par le centre 15 de commande qui transmet un ordre d'arrêt au calculateur 17 de contrôle moteur. Ce dernier commande alors l'arrêt de l'injection de carburant dans les cylindres du moteur 14. Conformément à l'invention, le calculateur 18 de pilotage des soupapes reçoit aussi un signal indiquant l'arrêt du moteur. Ce signal peut provenir du centre 15 de commande ou du calculateur 17. Dès lors, le calculateur 18 commande les soupapes Sl, S2,... Sn de façon à minimiser les entrées de gaz dans les cylindres du moteur 14. Ainsi, conformément à l'invention, les soupapes Sl, S2,... Sn sont fermées pendant l'arrêt du moteur. Une description plus détaillée du déroulement des actions est effectuée ci-dessous à l'aide des diagrammes de la figure 2. Dans cet exemple le moteur 14 comprend 4 cylindres Cl, C2, C3 et C4, chacun de ces cylindres comprenant des soupapes d'admission et d'échappement, à savoir pour le cylindre C1 une soupape Sa1 d'admission et une soupape Se1 d'échappement, pour le cylindre C2 des soupapes Sa2 et Se2, pour le cylindre C3 des soupapes Sa3 et Se3 et, pour le cylindre C4 des soupapes Sa4 et Se4. Les diagrammes 20,22, 24,26, 28,30 et 32 de la figure 2 montrent, suivant un même axe de temps 19, le fonctionnement du moteur 14, de ses cylindres Cl, C2, C3 et C4 et de leurs soupapes d'admission et d'échappement. Sur le diagramme 20, la position de la clef 16 de contact est représentée suivant ses deux états possibles : un état 201 de commande de marche on , pendant lequel on autorise l'injection de carburant dans les cylindres, et un état 202 de commande d'arrêt off , pendant lequel on demande l'arrêt de cette injection de carburant. Dans les moteurs connus, ces commandes de marche et d'arrêt n'agissent directement ni sur le fonctionnement des cylindres ni sur le fonctionnement des soupapes, mais uniquement sur l'arrêt d'injection de carburant. En outre, pendant la période d'arrêt du moteur, le fonctionnement des cylindres par inertie entraîne le fonctionnement des soupapes d'admission et d'échappement. En conséquence, pendant cette phase d'arrêt qui comprend l'interruption d'injection de carburant dans les cylindres, des gaz sont admis et sont évacués des cylindres lors des étapes d'admission et d'échappement. Dans un moteur conforme à l'invention, on minimise ces admissions et, de préférence, ces échappements de gaz de façon à réduire les vibrations et les bruits engendrés par le moteur. C'est pourquoi l'état de la commande du moteur est aussi transmis à un moyen de commande des soupapes d'admission et d'échappement. Ce moyen de commande comporte, par exemple, un logiciel. Ainsi, lorsque ce moyen de commande détecte l'ordre d'arrêt du moteur, il peut agir sur les soupapes d'admission et d'échappement pour minimiser l'entrée de gaz dans les cylindres dès l'interruption de l'alimentation en carburant des cylindres. Il convient de noter qu'il existe un délai At entre le moment où une commande Coff d'arrêt du moteur est demandée et l'instant Toff où elle est exécutée, cette exécution comprenant l'arrêt de l'injection de carburant. Sur le diagramme 22 on a représenté l'état de fonctionnement du moteur suivant les deux états possibles du moteur : un état 221 de fonctionnement on , pendant lequel les cylindres sont alimentés en carburant, et un état 222 d'arrêt off , pendant lequel l'alimentation des cylindres en carburant est interrompue. Le diagramme 22 de fonctionnement du moteur est similaire au diagramme 20 de commande du moteur. Ainsi, lorsque la commande du moteur est on , 201, le fonctionnement du moteur est activé, 221, tandis que lorsque la commande du moteur est off , 202, le moteur est en phase d'arrêt ou à l'arrêt, 222, privé d'alimentation en carburant. Toutefois, lorsque la commande du moteur passe d'un état à un autre, le fonctionnement du moteur change d'état avec le retard de temps At correspondant au délai nécessaire à l'exécution de la commande. Autrement dit, la commande Coff représentée dans le diagramme 20 entraîne le changement d'état du fonctionnement du moteur à l'instant Toff avec un retard At, comme représenté sur le diagramme 22. Conformément à l'invention, la commande Coff d'arrêt du moteur est aussi transmise à l'organe 18 de commande électrique des soupapes d'admission Sal, Sa2 Sa3 et Sa4 et d'échappement Sel, Se2, Se3 et Se4- Pendant le délai At, cet organe 18 de commande des soupapes analyse le fonctionnement de chacun des cylindres et de chacune des soupapes afin de réduire l'admission de gaz dans les cylindres. Sur les diagrammes 24,26, 28 et 30 le fonctionnement des cylindres Cl, C2, C3 et C4 et de leurs soupapes d'admission et d'échappement respectives Sa1 et Se, Sa2 et Se2 Sa3 et Se3 et, Sa4 et Se4, est représenté suivant la même référence 19 de temps que le diagramme 20. Ainsi chacun de ces diagrammes présente 3 parties : une première partie Ci pour le cylindre, une seconde partie pour les soupapes Sai d'admission, et une troisième partie pour les soupapes d'échappement Sei. Les diagrammes de fonctionnement des cylindres Cl, C2, C3 et C4 indiquent l'état de chacun de ces cylindres au cours du cycle à quatre temps de transformation du carburant. L'état des cylindres est successivement montré comme un état d'admission 100, de compression 102 de détente 104 ou d'échappement 106. Lorsque le moteur fonctionne normalement, chacun des cylindres Ci, C2, C3 et C4 exécute, à tout instant, une étape différente du cycle à quatre temps. Ainsi, par exemple, à l'instant t=0, le cylindre Cl est en état d'admission 100, le cylindre C2 est en état de compression 102, le cylindre C3 est en état d'échappement 106, et le cylindre C4 est en état de détente 104. Par ailleurs, dans ces schémas 24,26, 28 et 30, les diagrammes relatifs aux soupapes d'admission ou d'échappement indiquent l'état ouvert, respectivement 108 ou 112, ou fermé, respectivement 110 ou 114, de ces soupapes. Lorsque la soupape d'admission d'un cylindre est ouverte 108, des gaz utilisés pour la combustion sont admis dans ce cylindre qui se trouve alors dans une phase 100 d'admission. Lorsqu'une soupape d'échappement d'un cylindre est ouverte 112, on évacue les gaz présents dans ce cylindre qui, dans ce cas, exécute une phase 106 d'échappement. Les instants d'injection de carburant ne sont pas représentés. Ainsi, les diagrammes de la figure 2 sont valables quel que soit le type d'injection du moteur : injection indirecte, la carburant étant introduit lors de la phase d'admission des gaz, ou injection directe, le carburant étant introduit en fin de phase de compression. Dans les moteurs connus, après la commande Coff d'arrêt du moteur, les soupapes continuent à fonctionner suite aux mouvements des cylindres. Les entrées de gaz, sans combustion de carburant ultérieure, amplifient des bruits parasites ou des vibrations lorsque les cylindres continuent de fonctionner par inertie pendant l'arrêt du moteur. La réduction de ces vibrations et de ces bruits nécessite donc de réduire les entrées de gaz dans les cylindres lorsque le carburant n'est plus introduit dans ces derniers. Dans la réalisation du procédé représentée sur les diagrammes, lorsque la commande d'arrêt du moteur est reçue par un organe 18 conforme à l'invention de commande électrique des soupapes, cet organe 18 maintient les soupapes d'admissions Sal, Sa2, Sa3 et Sa4 fermées (110) jusqu'à l'arrêt du moteur, et ce quelle que soit la situation du cylindre lors de la réception de cet ordre d'arrêt : en état 102 de compression (cylindre C3), en état 106 de détente (cylindre Cl), ou en état 108 d'échappement (cylindre C2). Toutefois, dans le cas où le cylindre exécute l'étape 100 d'admission (cylindre C4) lors de l'interruption de l'alimentation en carburant, l'organe de commande peut attendre la fin de cette étape avant de fermer la soupape d'admission Sa4 - comme représenté sur les diagrammes C4 et Sa4. Dans la réalisation préférée, l'organe 18 de commande des soupapes transmet également un ordre de fermeture aux soupapes Sel, Se2 Se3 et Se4 d'échappement pour minimiser les échanges de gaz entre l'intérieur et l'extérieur de chaque cylindre Cl, C2, C3 et C4. Par exemple, après le dernier cycle de fonctionnement avec du carburant, cet organe de commande électrique peut maintenir les soupapes Sel, Se2, Se3 et Se4 d'échappement fermées (114) jusqu'à l'arrêt du moteur. Cependant, dans le cas où le cylindre exécute l'étape 104 d'échappement (cylindre C2) lors de l'interruption de l'alimentation en carburant, l'organe de commande peut attendre la fin de cette étape avant de fermer la soupape d'échappement Se2-comme représenté sur les diagrammes C2 et Se2. Le résultat obtenu en sortie du moteur est représenté par le diagramme 32. Le régime moteur décroît, les cylindres n'étant plus alimentés en carburant. Cependant, cette diminution se fait avec moins de bruits et de vibrations que lorsque des gaz sont admis ou évacués des cylindres par les soupapes d'admission ou les soupapes d'échappement, entraînant une qualité d'arrêt supérieure. Il convient de noter que ce procédé peut s'appliquer quel que soit le régime ou la charge du moteur. REVENDICATIONS 1. Procédé de commande d'arrêt d'un moteur (14) à combustion interne du type alternatif et à allumage commandé ou à allumage par compression, notamment pour véhicule (10), comprenant une pluralité de cylindres (Cl, C2, C3, C4) utilisant des soupapes d'admission (Sal, Sa, Sa3 et Sa4) et d'échappement (Sel, Se2, Se3 et Se4), caractérisé en ce qu'on réduit l'entrée de gaz dans les cylindres (Cl, C2, C3, C4) pendant l'arrêt du moteur en commandant la fermeture des soupapes d'admission (Sal Sa, Sa3 et Sa4). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans le cas où l'instant (Toff) d'arrêt de l'alimentation du moteur intervient lorsqu'un cylindre (Ci) se trouve en phase (100) d'admission, la fermeture de la soupape (Sai) d'admission de ce cylindre (Ci) est commandée seulement après la fin de cette étape (100) d'admission. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on réduit les échanges de gaz entre l'intérieur et l'extérieur des cylindres (Ci) en commandant la fermeture des soupapes (Sei) d'échappement après l'échappement des gaz issus de la dernière combustion et après la commande de la fermeture des soupapes (Sai) d'admission. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que, dans le cas où l'instant d'arrêt de l'alimentation du moteur intervient lorsqu'un cylindre (Ci) se trouve en phase (106) d'échappement, la fermeture de la soupape (Sei) d'échappement de ce cylindre est commandée seulement après la fin de cette étape (106) d'échappement. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la commande de la fermeture des soupapes (Si) est effectuée à l'aide d'un programmateur, notamment à logiciel. 6. Moteur (14) à combustion interne du type alternatif et à allumage commandé ou à allumage par compression, notamment pour véhicule (10), comprenant des cylindres (Ci, C2, C3, C4) utilisant des soupapes d'admission (Sal, Sa2, Sa3 et Sa4) et d'échappement (Sel, Se2, Se3 et Se4), caractérisé en ce qu'il comporte un moyen (18) pour commander la fermeture de ces soupapes d'admission (sari) pour minimiser les entrées de gaz dans les cylindres (Ci) pendant l'arrêt du moteur (14). 7. Moteur (14) selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (18) pour que, dans le cas où l'instant (Toff) d'arrêt de l'alimentation du moteur intervient lorsqu'un cylindre se trouve en phase d'admission (100), la fermeture de la soupape d'admission (Sai) de ce cylindre (Ci) soit commandée après la fin de cette étape d'admission (100). 8. Moteur (14) selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (18) pour réduire les échanges de gaz entre l'intérieur et l'extérieur des cylindres (Ci), ces moyens (18) commandant la fermeture des soupapes d'échappement (sali) après l'échappement des gaz issus de la dernière combustion et après la commande de la fermeture des soupapes d'admission (Sai). 9. Moteur (14) selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (18) pour que, dans le cas où l'instant (Toff) d'arrêt de l'alimentation du moteur (14) intervient lorsqu'un cylindre (Ci) se trouve en phase (106) d'échappement, la fermeture de la soupape (Sei) d'échappement du cylindre (Ci) soit commandée seulement après la fin de cette étape (106) d'échappement. 10. Moteur (14) selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte un programmateur, notamment à logiciel, pour commander la fermeture des soupapes (Si).