Brevet FR2873753A1 — publié le 20060203

Procédé d'arrêt d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile et un moteur associé L'invention concerne un procédé d'arrêt d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile et un moteur à 5 combustion interne associé. On constate généralement que lors d'un arrêt d'un moteur à combustion interne, les mouvements de balancier de celui-ci monté sur une partie du châssis provoquent des vibrations qui sont préjudiciables au confort vibro- acoustique des passagers d'un véhicule automobile. Ces mouvements du moteur lors de son arrêt sont dus, tout comme lors de son fonctionnement, aux variations du couple total résultant sur la vilebrequin. Ces mouvements sont donc d'autant plus amples que l'amplitude des variations du couple total sur le vilebrequin est élevée et que le régime moteur est faible. L'amplitude du couple total correspond en fait à la somme de celles des couples issus de chacun des pistons montés sur le vilebrequin. Or, la valeur d'un couple issu d'un piston est proportionnelle à la valeur de la pression instantanée exercée par le gaz régnant dans la chambre de combustion. Les variations de cette pression sont liées aux mouvements des pistons dans le moteur qui, au cours de l'arrêt, continuent à comprimer les gaz admis dans la chambre, cette compression étant toujours suivie d'une détente de ces gaz. L'amplitude des variations du couple total résultant appliqué au vilebrequin est donc proportionnelle à l'amplitude des variations de la pression instantanée dans les chambres de combustion. Le but de l'invention est alors de réduire l'amplitude des variations de la pression instantanée régnant dans les chambres de combustion d'un moteur à combustion interne tout au long de l'arrêt de celui-ci, et ce, afin d'améliorer le confort des passagers d'un véhicule automobile équipé d'un tel moteur. Pour ce faire, l'invention a pour objet un procédé d'arrêt d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, le moteur comprenant au moins une chambre de combustion sur laquelle débouche au moins un conduit d'admission d'air dans lequel, le cas échéant, débouche au moins un conduit de recyclage des gaz d'échappement, selon lequel on réalise une étape de coupure de l'injection de carburant dans le conduit d'admission et/ou dans la chambre de combustion caractérisé en ce qu', au préalable ou simultanément de l'étape de coupure d'injection, on réduit, la masse d'air admise et présente dans la chambre de combustion, à un moment donné du cycle moteur, pendant au moins une partie de l'arrêt de celui-ci. On précise ici que dans le cadre de l'invention, l'arrêt du moteur signifie que le vilebrequin du moteur a une vitesse nulle ou quasi-nulle. Et donc, que pendant au moins une partie de l'arrêt signifie pendant la période de temps allant de la coupure d'injection à l'arrêt en rotation du vilebrequin. On précise également qu'à un moment donné du cycle moteur signifie lors de n'importe quel temps du cycle moteur. Par exemple, comme il le sera décrit dans le mode de réalisation ci-après, on pourra uniquement réduire la masse d'air admise lors du temps d'admission et conserver les lois de commande des soupapes ( soupape(s) d'admission ouverte et soupape(s) d'échappement fermée lors du temps d'admission, soupape(s) d'admission et d'échappement fermées lors du temps de compression et de détente et enfin, soupape(s) d'admission fermée et soupape(s) d'échappement ouverte(s) lors du temps d'échappement d'un cycle à 4 temps connu en soi). On pourra également réduire la masse d'air déjà admise dans la chambre de combustion lors du temps d'admission en modifiant les lois de commande des soupapes d'admission et d'échappement lors des temps ultérieurs ouverture des soupapes d'échappement lors des temps de compression et de détente d'un cycle à quatre temps connu en soi). On précise enfin que au préalable signifie dans le contexte de l'invention, et en fonction de la technologie du moteur, de quelques millisecondes à quelques dizièmes de seconde auparavant et dans tous les cas inférieurs à la seconde. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention obture, tout au long de l'arrêt, le conduit d'admission et 15 le conduit de recyclage. Selon ce même mode de réalisation, on obture complètement le conduit d'admission et le conduit de recyclage. De préférence, on réalise l'obturation des conduits 20 en fermant le papillon et/ou la vanne positionnée dans le(s) conduit(s). De préférence encore, on réalise la fermeture du papillon et/ou de la vanne par une mise en dépression de celui (ceux) (celle)-ci. Selon une variante de réalisation, on réalise la fermeture du papillon et/ou de la vanne par pilotage électro-hydraulique ou électro-mécanique. De préférence encore, on réalise la fermeture du papillon et/ou de la vanne par l'intermédiaire d'un 30 calculateur. Avantageusement, le calculateur est le calculateur moteur. L'invention concerne également un moteur à combustion interne comprenant au moins une chambre de combustion sur laquelle débouche au moins un conduit d'admission d'air et au moins un conduit de recyclage des gaz d'échappement, au moins un injecteur de carburant implanté dans le conduit d'admission et/ou la chambre de combustion caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour obturer le conduit d'admission d'air et le conduit de recyclage, au préalable ou simultanément d'une coupure de l'injecteur, tout au long de l'arrêt du moteur. De préférence, les moyens pour obturer le conduit d'admission d'air sont constitués par le(s) papillon(s) de dosage d'air et la vanne de recyclage des gaz d'échappement. Selon un mode de réalisation avantageux, le moteur qui comprend un premier circuit de mise en dépression du(es) papillon(s) et de la vanne de recyclage des gaz d'échappement comprenant d'une part, une pompe à vide et d'autre part, un réservoir de vide, comprend un deuxième circuit de mise en dépression comprenant d'une part une pompe à vide, d'autre part une réserve de vide et un dispositif implanté entre la pompe à vide et la réserve de vide et permettant de maintenir le vide dans cette réserve tout au long de l'arrêt du moteur, et des moyens pour faire basculer la mise en dépression du(es) papillon(s) du premier circuit vers le deuxième circuit lors de l'arrêt du moteur. De préférence, la pompe à vide est commune aux premier et deuxième circuits de mise en dépression. De préférence encore, la réserve de vide du deuxième circuit est une réserve de vide supplémentaire. De préférence encore, le dispositif permettant de faire le vide dans la réserve de vide est un clapet anti-30 retour. De préférence encore, les moyens de bascule sont constitués pas une électro-vanne tout ou rien. Selon le mode de réalisation avantageux, le deuxième circuit de mise en dépression comprend une électrovanne tout ou rien reliée d'une part à la réserve de vide du deuxième circuit et d'autre part à au moins un poumon de commande de l'axe du (es) papillon(s). De préférence, le deuxième circuit comprend un capteur de pression adapté pour mesurer la pression régnant dans le volume entre les soupapes d'admission et le(s) papillon(s). De préférence, le deuxième circuit comprend une électro-vanne tout ou rien également implantée sur le conduit de recyclage des gaz d'échappement et adaptée pour obturer complétement celui-ci lors de l'arrêt du moteur. Selon une autre variante selon laquelle le moteur comprend deux conduits d'admission d'air dont un de réchauffage d'admission d'air, il comprend également une électrovanne tout ou rien implantée sur le conduit de réchauffage d'admission d'air et adaptée pour obturer complétement celui-ci lors de l'arrêt du moteur. L'invention concerne enfin l'application du procédé précédemment décrit à l'arrêt d'un moteur de type diesel. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront mieux à la lecture de la description détaillée faite en référence aux figures suivantes. -figure 1:un schéma synoptique d'un moteur à 25 combustion interne de type diesel existant sur lequel le procédé selon l'invention est appliqué ; -figure 2:un schéma synoptique d'un moteur à combustion interne selon la figure 1 sur lequel un dispositif supplémentaire est implanté et qui permet d'appliquer le procédé selon l'invention. La figure 1 est donc un schéma synoptique d'un moteur à combustion interne de type diesel à quatre cylindres suralimenté avec réchauffage de l'air d'admission, refroidissement de l'air de suralimentation et recirculation externe des gaz d'échappement. Sur ce schéma, on distingue les éléments connus comme référencés ciaprès: 1-Filtre à air 2-Débimètre d'air 3-Turbocompresseur 4-Compresseur 5-Turbine 6-Echangeur thermique air-air ( refroidisseur d'air de suralimentation) 7-Capteur absolue de suralimentation 8-Pompe à vide 9-Réserve de vide 10-Electrovanne de régulation de pression de suralimentation 11-Poumon de commande du piston diffuseur à ailettes du turbocompresseur 12-Piston diffuseur à ailettes du turbocompresseur 13-Filtre à particules + catalyseur 14-Electrovanne de recyclage des gaz d'échappement 15-Vanne de recyclage des gaz d'échappement 16-Collecteur des gaz d'échappement 17-Echangeur gaz échappement/eau 18-Electrovanne de commande du papillon doseur d'air frais 19-Boitier papillon doseur d'air frais 20-Electrovanne de commande du papillon du réchauffeur d'admission 21-Boitier de papillon de réchauffage de l'air d'admission 22-Echangeur thermique air/eau (Réchauffeur air admission) 23-Electrovanne de commande du swirl 24-Poumon de commande du swirl 25-Papillon(s) de commande du swirl 26-Répartiteur d'admission A- Air B- Gaz d'échappement + air CGaz d'échappement a-Conduit d'admission court (hélicoïdal) b-Conduit d'admission long (tangentiel) On précise ici que l'expression poumon de commande est à comprendre dans le sens connu de l'homme de l'art et qu'il constitue en fait un organe de pilotage. Le fonctionnement de ce moteur va maintenant être expliqué. Les gaz admis dans le répartiteur d'admission 26 15 peuvent provenir de trois circuits différents: - le premier allant du compresseur 4 du turbocompresseur 3 via l'échangeur thermique air-air 6; - le second allant du compresseur 4 turbocompresseur 3 via l'échangeur thermique air-eau 22; -le troisième allant du circuit d'échappement via l'échangeur thermique gaz d'échappement-eau 17. Le dosage des gaz admis dans le moteur à partir de ces trois sources s'effectue grâce: - pour le premier circuit, au boitier papillon doseur d'air frais 19; - pour le deuxième circuit, au boitier papillon de réchauffage de l'air d'admission 21; -pour le troisième circuit, à la vanne de recyclage des gaz d'échappement 15. Ces trois moyens de dosage sont actionnés grâce à un ensemble d'électrovannes proportionnelles (respectivement 18,20 et 14), de poumons de commande (non représentés sur le schéma) et d'un circuit de dépression. La dépression est créée dans le circuit dans le réservoir 9 par l'intermédiaire de la pompe à vide 8. L'ouverture et la fermeture des électrovannes sont commandées par le calculateur moteur. Pour arrêter le moteur en appliquant la solution selon l'invention, le procédé consiste à simultanément: a-positionner le papillon 19 de telle sorte qu'il obstrue totalement le conduit d'admission d'air frais, bpositionner le papillon 21 de telle sorte qu'il obstrue totalement le conduit d'admission d'air réchauffé, c-fermer la vanne 15 de façon obstruer totalement le conduit de recirculation des gaz d'échappement, dcommander la coupure de l'injection (cette coupure de l'injection peut être commandée dès l'atteinte d'un seuil de dépression, 500mb par exemple, dans le volume compris entre les soupapes d'admission et les papillons 19 et 21). Ces étapes a/b/c/ et d/ sont réalisées jusqu'à l'arrêt complet en rotation du vilebrequin du moteur et ce, sans modifier les lois de commande des soupapes d'admission et d'échappement. Sur ce moteur existant, pour diminuer le temps nécessaire aux arrêts moteur tout en minimisant les modifications hardware et software dans le calculateur moteur, il est possible alternativement ou cumulativement: -d'actionner plus rapidement les papillons 19 et 21; -d'assurer le fermeture de la vanne 15 tout au long de l'arrêt du moteur et ce, quelles que soient les stratégies de recyclage des gaz d'échappement mises en oeuvre. La figure 2 montre un schéma synoptique d'un perfectionnement apporté au moteur à combustion selon la figure 1 et qui permet de réaliser ces fonctions et donc, de diminuer le temps nécessaire à un arrêt complet du moteur. Ce perfectionnement qui consiste en l'ajout de pièces externes au moteur est un mode de réalisation de l'invention sur un moteur à combustion interne, en particulier diesel, existant. Ce perfectionnement apporté consiste ici en respectivement l'ajout de: -d'un circuit de dépression additionnel (D) relié à la pompe à vide existante. Ce circuit additionnel comprend une nouvelle réserve de vide 28 et un dispositif permettant de maintenir le vide dans cette réserve tout au long de l'arrêt ( de dispositif étant ici constitué d'un clapet anti-retour 27) et une électrovanne tout ou rien 29 permettant de commander le papillon 19 depuis le circuit de dépression additionnel (D) lors des arrêts du moteur et de garder le circuit de dépression connu reliant directement le papillon 19 à la pompe 8 par l'intermédiaire de l'électrovanne 18 pour toutes les autres situations de vie du moteur; -d'une électrovanne tout ou rien 30 permettant de mettre en communication le circuit de dépression additionnel (D) et le poumon de commande 31 directement lié à l'axe du papillon 19; -d'un capteur de pression 32 mesurant la pression précisément dans le volume compris entre les soupapes d'admission et les papillons 19 et 21; -d'une électrovanne tout ou rien 33 permettant de s'assurer de la fermeture de la vanne de recyclage des gaz 30 d'échappement 15 pendant l'arrêt du moteur; -d'une électrovanne tout ou rien 34 permettant de s'assurer de la fermeture du papillon 21 de réchauffage de l'air d'admission. Bien évidemment, d'autres modifications peuvent être apportées à l'invention sans pour autant sortir de son cadre, à savoir réduire la masse de gaz admise et enfermée à quelque moment que ce soit du cycle moteur lors des arrêts de celui-ci. Ainsi, les différentes pièces concernées par l'invention, telles que les papillons de fermeture pourront être modifiées afin de diminuer le temps d'arrêt. Par exemple, les papillons usuellement en matière plastique pourront être réalisés en métal afin d'obtenir une meilleure étanchéité. Bien entendu, il va de soi que d'autres modifications ou améliorations pourront être apportées dans le cadre de l'invention sans pour autant en sortir. Par exemple, tout autres moyens d'obturation des conduits tels que divulgués dans la demande pourront être envisagés. REVENDICATIONS 1. Procédé d'arrêt d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, le moteur comprenant au moins une chambre de combustion sur laquelle débouche au moins un conduit d'admission d'air (a,b) dans lequel, le cas échéant, débouche au moins un conduit de recyclage des gaz d'échappement, selon lequel on réalise une étape de coupure de l'injection de carburant dans le conduit d'admission et/ou dans la chambre de combustion caractérisé en ce qu', au préalable ou simultanément de l'étape de coupure d'injection, on réduit, la masse d'air admise et présente dans la chambre de combustion, à un moment donné du cycle moteur, pendant au moins une partie de l'arrêt de celui-ci. 2.Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, on obture, tout au long de l'arrêt, le conduit d'admission et le conduit de recyclage. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu' on obture complètement le conduit d'admission et le conduit de recyclage. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'on réalise l'obturation des conduits en fermant le(s) papillon(s) (19,21) et/ou la vanne (15) positionnée dans le(s) conduit(s). 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que on réalise la fermeture du papillon et/ou de la vanne par une mise en dépression de celui (ceux) (celle)-ci. 6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que on réalise la fermeture du papillon et/ou de la vanne par pilotage électro-hydraulique ou électro-mécanique. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'on réalise la fermeture du papillon et/ou de la vanne par l'intermédiaire d'un calculateur. 8. Procédé selon la revendications 7, caractérisé en ce que le calculateur est le calculateur moteur. 9.Moteur à combustion interne comprenant au moins une chambre de combustion sur laquelle débouche au moins un conduit d'admission d'air dans lequel,le cas échéant, débouche au moins un conduit de recyclage des gaz d'échappement, au moins un injecteur de carburant implanté dans le conduit d'admission et/ou la chambre de combustion caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (19,21,15) pour obturer le conduit d'admission d'air et le conduit de recyclage, au préalable ou simultanément d'une coupure de l'injecteur, tout au long de l'arrêt du moteur. 1O.Moteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens pour obturer le conduit d'admission d'air sont constitués par le(s) papillon(s) (19,21) d'admission d'air et la vanne (15) de recyclage des gaz d'échappement. 11.Moteur selon la revendication 10 comprenant un premier circuit de mise en dépression du(es) papillon(s) et de la vanne de recyclage des gaz d'échappement comprenant d'une part, une pompe à vide (8) et d'autre part, un réservoir de vide (9), caractérisé en ce qu'il comprend un deuxième (D) circuit de mise en dépression comprenant d'une part une pompe à vide (8) , d'autre part une réserve de vide (28) et un dispositif (27) implanté entre la pompe à vide et la réserve de vide et permettant de maintenir le vide dans cette réserve tout au long de l'arrêt du moteur, et des moyens {29) pour faire basculer la mise en dépression du(es) papillon(s) du premier circuit vers le deuxième circuit lors de l'arrêt du moteur. 12.Moteur selon la revendication 11, caractérisé en ce que la pompe à vide est commune aux premier et deuxième circuits de mise en dépression. 13.Moteur selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que la réserve de vide du deuxième circuit est une réserve de vide supplémentaire (28). 14.Moteur selon l'une des revendications 11 à 13, caractérisé en ce que le dispositif permettant de faire le vide dans la réserve de vide est un clapet anti-retour (27). 15.Moteur selon l'une quelconque des revendications 11 à 14, caractérisé en ce que les moyens de bascule sont constitués pas une électro-vanne tout ou rien (29). 16.Moteur selon l'une quelconque des revendications 11 à 15, caractérisé en ce que le deuxième circuit de mise en dépression comprend une électrovanne tout ou rien (30) reliée d'une part à la réserve de vide du deuxième circuit et d'autre part à au moins un poumon (31) de commande de l'axe du (es) papillon(s). 17.Moteur selon l'une quelconque des revendications 11 à 16, caractérisé en ce que le deuxième circuit comprend un capteur de pression (32) adapté pour mesurer la pression régnant dans le volume entre les soupapes d'admission et le (s) papillon(s). 18.Moteur selon l'une quelconque des revendications 9 à 17, caractérisé en ce qu'il comprend une électro-vanne (33) tout ou rien également implantée sur le conduit de recyclage des gaz d'échappement et adaptée pour obturer complètement celui-ci lors de l'arrêt du moteur. 19.Moteur selon l'une quelconque des revendications 9 à 18, comprenant deux conduits d'admission d'air dont un de réchauffage d'admission d'air, caractérisé en ce qu'il comprend une électrovanne (34) tout ou rien implantée sur le conduit de réchauffage d'admission d'air et adaptée pour obturer complètement celui-ci lors de l'arrêt du moteur. 20.Application du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 à l'arrêt d'un moteur de type diesel.