Brevet FR2909723A1 — publié le 20080613

La présente invention se rapporte à un procédé pour améliorer le démarrage à froid d'un moteur diesel. La réduction du taux de compression (16 ou moins) dans les moteurs diesel actuels conduit à des difficultés de démarrage lorsque la température 5 ambiante est basse, notamment en dessous de 0 C. Les conditions thermodynamiques sont en effet, dans ce cas, assez défavorables à l'initiation de la combustion dans le moteur. Pour résoudre ce problème et favoriser le démarrage dans des conditions difficiles, on propose généralement d'augmenter le débit de carburant 10 injecté (débit de surcharge), et ceci de façon conséquente. Cela permet d'augmenter la quantité de carburant à proximité des bougies de préchauffage et par conséquent d'améliorer la probabilité d'initiation de la combustion. Mais ce débit de surcharge conduit à un mouillage important des 15 parois des cylindres, surtout si la combustion ne parvient pas à démarrer. On retrouve alors dans les cylindres en question une forte quantité de carburant non vaporisé, carburant qui pénalise la combustion sur les cycles suivants. Par ailleurs, les dispersions de fabrication conduisent à des variations de taux de compression d'un cylindre à l'autre. Certains cylindres peinent donc à 20 démarrer et l'accumulation de carburant compromet les chances de démarrage sur les cycles suivants. Une autre des solutions utilisées couramment pour limiter ce problème est d'augmenter ou de dépasser la température des bougies d'allumage, ceci afin d'assurer une bonne combustion au niveau de tous les cylindres et, ainsi, 25 d'éviter le stockage de carburant. Malheureusement, la première solution augmente les émissions de polluant et la deuxième augmente le coût de revient du moteur, car les bougies les plus chaudes utilisent des technologies plus coûteuses. Par ailleurs, on décrit dans la publication de brevet japonais 30 n 60164646 l'utilisation de gaz d'échappement recyclés pour réchauffer les gaz d'admission. Toutefois, cette solution est peu efficace car les gaz d'échappement sont relativement froids lors du démarrage du moteur. 2909723 2 La présente invention vise à résoudre ces problèmes en proposant un procédé pour améliorer le démarrage à froid d'un moteur diesel, sans pour autant modifier la structure actuelle des moteurs existants et de leurs accessoires périphériques. L'invention se rapporte donc à un procédé pour améliorer le démarrage à froid, c'est à dire en dessous d'une température ambiante de référence, d'un moteur diesel comportant n cylindres, n étant supérieur ou égal à 2. Il est remarquable en ce qu'il consiste à mettre en oeuvre les étapes suivantes: a) à une température supérieure à ladite température ambiante de référence, déterminer, parmi les n cylindres, celui ou ceux qui est(sont) le(s) plus efficace(s) ; b) lorsque la température est inférieure à ladite température ambiante de référence, désactiver les injecteurs d'une partie desdits cylindres, à 15 savoir de celui (ou de ceux) qui, à l'étape a), est(sont) le(s) moins efficace(s); c) activer les injecteurs desdits cylindres désactivés à l'étape b), avec un décalage dans le temps. Grâce à ce procédé on va donc faire usage, pour le démarrage, des cylindres qui sont les plus efficaces, et activer les injecteurs des cylindres restants, 20 avec un décalage dans le temps. Par conséquent, avec cette technique, il n'est pas nécessaire de suralimenter en carburant le moteur, de sorte que les inconvénients précités n'apparaissent pas ici. Selon d'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de 25 l'invention : - ladite température ambiante de référence est égale à 0 C ; - à l'étape a), on détermine, parmi les n cylindres, celui ou ceux qui est(sont) le(s) moins efficace(s), en mesurant la vitesse du volant-moteur lors de la montée en régime ; 30 - la vitesse du volant-moteur est mesurée en utilisant au moins un capteur disposé sur le volant moteur, qui donne la position angulaire du vilebrequin associé ; - on établit la courbe du régime moteur en fonction du temps, et on obtient l'accélération produite à chaque combustion en dérivant deux fois le signal 35 de position ; 2909723 3 - à l'étape a), on détermine, parmi les n cylindres, celui ou ceux qui est(sont) le(s) plus efficace(s), en procédant à des démarrages successifs avec, à chaque fois, un injecteur différent désactivé et en mesurant le temps nécessaire pour atteindre un régime de ralenti prédéterminé, les temps les plus longs correspondant 5 à la désactivation d'un injecteur associé à un cylindre à efficacité élevée ; - on met en oeuvre l'étape c) dès qu'un régime de ralenti prédéterminé est atteint ; - lorsque n est pair, on désactive les injecteurs des n/2 cylindres qui sont les moins efficaces ; 10 - ce procédé est mis en oeuvre à l'aide d'une unité de commande électronique. Dans l'ensemble de la présente demande, on entend par "le plus efficace" et "les plus efficaces", préférentiellement le ou les cylindre(s) qui présente(nt) le(s) taux de compression le(s) plus fort(s). Ce taux de compression est donc bien un paramètre principal, même s'il peut exister des dispersions sur l'injecteur (qualité de pulvérisation), la bougie d'allumage (température) ou la géométrie de la chambre de combustion. Les expressions "le moins efficace" et "les moins efficaces" ont donc un sens opposé. D'autres caractéristiques et avantages de la description apparaîtront à 20 la lecture détaillée d'un mode de réalisation préférentiel. Par commodité et dans un souci de simplification, cette description sera établie en tenant compte uniquement des taux de compression des cylindres. Mais elle vaut également si on prend en compte l'efficacité, comme mentionné plus haut. 25 Elle sera faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une courbe illustrant, conformément à l'état de la technique, le régime d'un moteur diesel en fonction du temps, dans des conditions de basse température ; -la figure 2 représente des courbes montrant, en fonction du temps, 30 la température à l'échappement des quatre cylindres d'un moteur diesel ; - la figure 3 est une courbe illustrant le régime d'un moteur diesel en fonction du temps, dans des conditions de température ambiante élevée ; -la figure 4 représente des courbes montrant la température à l'échappement des quatre cylindres d'un moteur diesel, avec mise en route décalée 35 dans le temps des cylindres à taux de compression bas. 2909723 4 Le présent procédé est mis en oeuvre relativement à une température ambiante de référence TR. Dans la présente description, cette température ambiante de référence TR sera prise égale à 0 C. 5 Toutefois, cette température peut avoir une valeur différente, par exemple inférieure à 0 C, ou légèrement supérieure à celle-ci. A la figure 1 annexée est représenté, sous forme de courbe, le régime d'un moteur diesel en fonction du temps, dans des conditions de basse température, par exemple à une température inférieure à 0 C. 10 On constate que le moteur peine à démarrer, ce qui se traduit par un régime moteur égal à zéro dans les premiers instants, puis une montée en puissance relativement lente avant d'atteindre un régime moteur pratiquement constant. La figure 2 regroupe un ensemble de courbes qui montrent la température à l'échappement des quatre cylindres d'un moteur diesel, référencés C I à 15 C4. Sur cette figure, on constate que certains postes brûlent bien (cylindres C2 et C4), alors que les deux autres postes (CI et C3) s'éteignent complètement et ne participent pas à l'entraînement du moteur. On va donc repérer parmi ces cylindres, quels sont ceux qui présentent le taux de compression le plus fort, à mettre "hors circuit " les cylindres restant qui, eux, présentent les taux de compression les plus faibles, à procéder au démarrage en l'absence de ces cylindres, puis à les remettre en fonction avec un décalage dans le temps. Dans un premier mode de réalisation, l'étape a) du procédé consiste, 25 à une température supérieure à la température de référence TR, à déterminer, parmi les cylindres du moteur, ceux qui présentent le taux de compression le plus fort. Pour ce faire et comme le montre la figure 3 on observe la vitesse du volant moteur VM que présente le moteur M en question (voir figure 5). Cette vitesse de volant moteur est observée lors de la montée en 30 régime. A chaque combustion, on constate une accélération du volant. Les accélérations les plus violentes correspondent aux cylindres à taux de compression élevé. En l'occurrence, sur la figure 3, ce sont les cylindres C I et C4 qui 35 présentent une bonne combustion BC, tandis que les cylindres C2 et C4 présentent une mauvaise combustion MC. 2909723 5 Par l'expression "on observe la vitesse du volant moteur", on entend qu'on utilise l'information donnée par un capteur B associé au volant moteur VM, qui donne la position angulaire du vilebrequin V et qu'on la transmet à un calculateur intégré à une unité de commande électronique ECU, qui est pourvue 5 d'un logiciel d'acquisition adéquat. Par l'expression "on constate une accélération", on entend que l'on dérive deux fois le signal de position de manière à obtenir l'accélération produite par chaque combustion. Cette courbe permet donc de déterminer les cylindres à fort taux de 10 compression, ce qui signifie que plus l'accélération est importante plus le cylindre est efficient. Dans les phases de démarrage à froid, cela peut se corréler avec les cylindres ayant le plus fort taux de compression et le moins de fuite aux segments. Ce sont ces cylindres qui seront privilégiés pour le démarrage à froid. Une autre méthode consiste, toujours dans des conditions de 15 température favorable (c'est-à-dire à une température supérieure à TR), à couper tour à tour l'injecteur Il à 14 associé à chacun des cylindres CI à C4, puis à mesurer le temps pour atteindre le régime de ralenti du moteur. En comparant les résultats sur des démarrages successifs et dans des conditions comparables, on peut déterminer les cylindres à fort taux de 20 compression. En effet, les démarrages les plus longs correspondent à la coupure d'un injecteur sur un cylindre à taux de compression élevé. Cette première étape, que l'on peut qualifier de phase d'apprentissage, peut être relancée régulièrement dans le temps, afin de tenir compte du vieillissement du moteur et de l'évolution du taux de compression, cylindre par cylindre. Une fois cet apprentissage terminé, la stratégie de démarrage à froid peut être activée. Celle-ci consiste à désactiver les injecteurs sur les cylindres ayant un 30 taux de compression faible (cylindres CI et C3 à la figure 4). Le démarrage se fait ainsi sur les deux cylindres restants C2 à C4, en utilisant un débit de surcharge classique. Les cylindres C I et C3 n'étant pas alimentés, il n'y a pas de stockage de carburant dans cette phase. 2909723 6 Une fois le régime de démarrage atteint, on active alors les cylindres C1 et C3, qui se trouvent cette fois-ci dans des bonnes conditions pour brûler (régime élevé, bougies très chaudes, pas de carburant stocké dans la chambre). Un avantage de ce procédé réside dans le fait que les deux cylindres 5 désactivés au démarrage apportent de l'air frais à l'échappement, ce qui permet de brûler une partie du débit de surcharge non utilisée dans les cylindres C2 et C4. On limite ainsi les rejets de HC à l'échappement et la thermique issue de cette combustion permet d'amorcer plus rapidement le catalyseur dont est habituellement équipé le véhicule. 10 La description qui vient d'être faite est relative à un moteur comportant quatre cylindres. Bien entendu, ce nombre de cylindres peut être inférieur ou supérieur, tout en étant au moins égal à deux. Il est de préférence pair. Dans ce cas le nombre de cylindre désactivé lors de l'étape B du 15 procédé est de préférence égal à n/2. Enfin, l'unité de commande électronique ECU intégré au véhicule équipé de ce moteur diesel gère, au moyen d'un logiciel adéquat, les différentes mesures de température, ainsi que l'activation, respectivement la désactivation, des injecteurs des cylindres. 20 REVENDICATIONS 1. Procédé pour améliorer le démarrage à froid, c'est à dire en dessous d'une température ambiante de référence (TR), d'un moteur diesel (M) comportant n cylindres (CI, C2, C3, C4), n étant supérieur ou égal à 2, caractérisé par le fait qu'il consiste à mettre en oeuvre les étapes 5 suivantes : a) à une température supérieure à ladite température ambiante de référence (TR), déterminer, parmi les n cylindres (CI, C2, C3, C4), celui ou ceux qui est(sont) le(s) plus efficace(s) ; b) lorsque la température est inférieure à ladite température 10 ambiante de référence (TR), désactiver les injecteurs (II, 12, I3, I4), d'une partie desdits cylindres (CI, C2, C3, C4), à savoir de celui (ou de ceux) qui, à l'étape a), est(sont) le(s) moins efficace(s), puis procéder au démarrage ; c) activer les injecteurs desdits cylindres désactivés à l'étape b), avec un décalage dans le temps. 15 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite température ambiante de référence (TR) est égale à 0 C. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que, à l'étape a), on détermine, parmi les n cylindres (CI, C2, C3, C4), celui ou ceux qui est(sont) le(s) moins efficace(s), en mesurant la vitesse du volant-moteur (VM) lors 20 de la montée en régime. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la vitesse du volant-moteur (VM) est mesurée en utilisant au moins un capteur (B) disposé sur le volant moteur (VM), qui donne la position angulaire du vilebrequin associé (V). 25 5. Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé par le fait qu'on établit la courbe du régime moteur en fonction du temps, et qu'on obtient l'accélération produite à chaque combustion en dérivant deux fois le signal de position. 6. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que, 30 à l'étape a), on détermine, parmi les n cylindres (CI, C2, C3, C4), celui ou ceux qui est(sont) le(s) plus efficace(s), en procédant à des démarrages successifs avec, à chaque fois, un injecteur (II, I2, 13, 14), différent désactivé et en mesurant le temps nécessaire pour atteindre un régime de ralenti prédéterminé, les temps les plus longs 2909723 8 correspondant à la désactivation d'un injecteur associé (II, I2, I3, I4), à un cylindre (Cl, C2, C3, C4) à efficacité élevée. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'on met en oeuvre l'étape c) dès qu'un régime de ralenti prédéterminé est 5 atteint. 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que, lorsque n est pair, on désactive les injecteurs des n/2 cylindres (CI, C2, C3, C4) qui sont les moins efficaces. 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé 10 par le fait qu'il est mis en oeuvre à l'aide d'une unité de commande électronique (ECU).