Brevet FR2905987A1 — publié le 20080321

Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé de gestion d'un moteur à combustion interne selon lequel après une demande d'arrêt, on lance une phase de fin de course du moteur à combustion interne. L'invention concerne également un appareil de commande de gestion d'un moteur à combustion interne comportant un moyen de calcul pour déterminer les paramètres de gestion et/ou de démarrage du moteur à combustion interne, l'appareil de commande lançant une phase de fin de course en cas de demande d'arrêt. En mode marche-arrêt caractéristique, lors d'une de-mande d'arrêt, après un intervalle de temps défini, on arrête par la cou-pure de l'injection dans tous les cylindres. Selon la vitesse de rotation de ralenti choisie au préalable, le moteur à combustion interne exécute encore plusieurs cycles de fonctionnement non déclenchés jusqu'à son arrêt définitif. Le moteur à combustion interne sera désigné ci-après simplement moteur . Le démarrage du moteur en mode marche/arrêt se fait soit directement si les pistons occupent une position appropriée par simplement l'injection et l'allumage du carburant ou encore avec l'assistance d'un démarreur. Etat de la technique Selon le document DE 31 17 144 Al, on connaît par exemple un procédé de démarrage d'un moteur à combustion interne qui fonctionne sans démarreur à moteur électrique. Lorsque le moteur à combustion interne est arrêté, dans la chambre de combustion d'un ou plusieurs cylindres dont les pistons se trouvent en phase de travail, on injecte et on allume la quantité de carburant nécessaire à la combustion. Puis, dans la chambre de combustion du ou des cylindres dont les pistons effectuent le temps de travail suivant, on injecte et on allume du carburant dès que les pistons concernés se trouvent en position de travail. Cela permet de réaliser le moteur à combustion interne sans l'équiper d'un démarreur électrique et des composants correspondants. De plus, l'accumulateur du moteur à combustion interne peut être de petites dimensions car il n'aura plus à fournir d'énergie électrique au démarreur et aux autres composants électriques. 2905987 2 Si toutefois au cours de la fin de mouvement du moteur arrive une demande de démarrage, par exemple une demande de démarrage du conducteur, lors de l'entrée dans une circulation en boucle, une commutation rapide des feux rouges ou autres, la fonction caracté- 5 ristique marche/arrêt prévoit que le moteur continue tout d'abord jusqu'à l'arrêt et ce n'est qu'ensuite qu'il y a un nouveau démarrage. Cela retarde significativement le redémarrage souhaité et rend le conducteur fortement incertain ou gêne la circulation. Exposé et avantages de l'invention 10 L'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'on détermine les paramètres d'injection et d'allumage au cours de la phase de fin de course. Le procédé selon l'invention a l'avantage vis-à-vis de l'état de la technique qu'après une demande d'arrêt on lance la phase de fin 15 de course du moteur à combustion interne et même au cours de cette phase de fin de course on détermine les paramètres d'injection et d'allumage permettant notamment la poursuite du fonctionnement et/ou le redémarrage du moteur. Les paramètres ainsi disponibles per-mettent avantageusement de continuer le fonctionnement du moteur à 20 combustion interne ou de le redémarrer en cas de souhait de démarrage déjà au cours de la phase de fin de course sans avoir à attendre que le moteur soit effectivement à l'arrêt. En outre, l'invention concerne un appareil de commande pour la gestion d'un moteur à combustion interne du type défini ci- 25 dessus, caractérisé en ce que le moyen de calcul détermine les paramè- tres d'injection et d'allumage au cours de la phase de fin de course. Selon un autre développement, on détermine les para-mètres d'injection et d'allumage indépendamment d'une trame de synchronisation. Cette solution a l'avantage de déterminer ces paramètres 30 par un algorithme de calcul qui n'est pas nécessairement couplé à la trame de synchronisation et qui de plus peut être indépendante par rapport à un algorithme de calcul qui s'exécute dans une trame de synchronisation. Il est en outre avantageux que dans la phase de fin de 35 course on saisisse la position angulaire du vilebrequin pour par exem- 2905987 3 ple associer d'une manière univoque les paramètres d'injection et d'allumage des cylindres et des temps de travail. Il est en outre prévu que pendant la phase de fin de course, si une demande de démarrage se présente, on pourra utiliser les 5 paramètres d'injection et d'allumage, si bien que de façon avantageuse on pourra lancer le démarrage ou la poursuite du mouvement du moteur à combustion interne sans avoir tout d'abord à calculer les para-mètres correspondants ou sans avoir à attendre l'arrêt du moteur à combustion interne. 10 En outre, selon un autre développement, il est avantageux qu'en phase de fin de course, on détermine à l'aide de la position angulaire du vilebrequin et de préférence avec les paramètres du moteur à combustion interne, si dans un cylindre, on peut s'attendre à une rotation du vilebrequin avec passage du point mort haut. Ainsi, 15 avec cette information on peut décider si on libère le démarrage direct ou non. Si par exemple un tel passage n'est pas prévisible, le démarrage doit se faire de préférence avec une aide au démarrage, notamment une aide par le démarreur. Si le dépassement du point mort haut est prévisible, on lance de préférence le démarrage direct, c'est-à-dire sans 20 l'assistance du démarreur avec une injection de carburant et un allu- mage approprié. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les 25 dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un schéma par blocs d'un procédé selon l'invention, et - la figure 2 est un dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention. Description de modes de réalisation 30 Le calcul des signaux d'injection et d'allumage se fait au cours du fonctionnement normal du moteur, en général en fonction des angles, c'est-à-dire d'une trame dite de synchronisation . Cela signifie qu'en principe cette détermination dépend de la détection des repères de référence du volant du vilebrequin pour calculer la dose de carbu- 35 rant nécessaire en fonction de la charge des cylindres et la fournir aux 2905987 4 injecteurs. Pour un redémarrage rapide, par exemple en mode de fonctionnement marche/arrêt du démarrage direct assisté par le démarreur, il est indispensable d'avoir une émission définie et contrôlée de l'injection et de l'allumage au cours de la fin de course du moteur pour 5 qu'en cas de demande de démarrage inattendue, le moteur puisse être redémarré aussi rapidement que possible. Cela constitue l'objet de l'invention en ce que dans un algorithme à poursuivre, on commande en particulier le calcul et l'émission de l'injection et de l'allumage au cours de la fin de mouvement du moteur. 10 L'invention prévoit qu'après par exemple une demande d'arrêt en mode de fonctionnement marche/arrêt, à titre accessoire ou en parallèle à l'algorithme de calcul de l'injection et de l'allumage dans la trame de synchronisation, on calcule un algorithme de calcul de sortie pour calculer les signaux d'injection et d'allumage au cours du mou- 15 vement de fin de course du moteur. Cet algorithme de calcul de fin de mouvement peut être fondé sur un angle ou sur le temps et n'est pas lié à une trame de synchronisation. L'émission des impulsions d'injection et d'allumage peut ainsi se faire à tout instant et de manière indépendante. L'algorithme calcule de façon autonome et peut également accé- 20 der aux valeurs calculées de l'algorithme de calcul habituel dans la trame de synchronisation. Il est en outre prévu que lors d'une demande d'arrêt, au cours de la fin de course du moteur, on lance un calcul particulier fondé sur le signal d'un capteur d'angle absolu ou d'un capteur de vitesse 25 de rotation avec reconnaissance de direction, pour l'angle du vilebrequin ou également d'une durée (par exemple l'intervalle entre les dents) jusqu'à l'arrêt définitif du moteur. En même temps et de préférence on déclenche un compteur de cylindre et on calcule les points morts hauts d'allumage. A partir de la variation de l'angle du vilebrequin en fonction 30 du temps on calcule également un signal de vitesse de rotation et une accélération angulaire jusqu'à l'arrêt du moteur. L'idée de base du procédé de l'invention est de calculer la charge et la quantité injectée par un calcul prévisionnel de façon individuelle par cylindre pour chaque temps du cycle jusqu'à l'arrêt définitif à 35 partir de paramètres de fonctionnement différents et/ou de signaux de 2905987 5 capteurs (par exemple l'angle du volet d'étranglement, la pression dans la tubulure d'admission, les temps de commande des soupapes, la masse d'air, la température du moteur, etc... ou des grandeurs modélisées la température au niveau de la soupape d'admission, la densité de 5 l'air, etc... - et la vitesse de rotation instantanée) du moteur, et de fournir ces informations pour une demande de démarrage qui arrive éventuellement, dans une mémoire intermédiaire -mémoire physique telle que RAM, réseau neuronal, etc... Les valeurs mémorisées sont en outre également actualisées si le même cylindre passe de nouveau par un temps d'admission. Le calcul du remplissage se fait par exemple à partir du signal d'un débitmètre massique d'air, de la pression actuelle dans la tubulure d'aspiration et/ou de l'angle du volet d'étranglement et/ou des temps de commande des soupapes, de la température de l'air aspiré ou de la 15 température du moteur, de la ventilation du réservoir et des variations de volume avec l'angle de vilebrequin, par exemple selon la formule sui-vante : V = V 1 + 1- cos((p) + 1-.~1-sin((p))2 he-1 2 2X1 20 dans cette formule : X1 = 1/r = (longueur de la bielle/rayon du vilebrequin) Vh = cylindrée e = rapport de compression 25 cp = angle du vilebrequin En plus, dans un modèle on tient compte de la dynamique de l'air frais entrant et sortant et des gaz résiduels lors de l'échange de gaz ainsi que d'autres paramètres de modèles et de moteurs. La 30 charge (remplissage) ainsi calculée peut ensuite être comparée à la charge calculée par l'algorithme de calcul dans la trame de synchronisation et on pourra faire d'éventuelles corrections de calcul de la dose injectée. 2905987 6 En cas de demande de démarrage inattendue, au cours de la fin de mouvement du moteur, on prend les valeurs enregistrées pour les doses d'injection et on les fournit au cylindre le plus proche pour réaccélérer le moteur aussi rapidement que possible jusqu'au 5 point de fonctionnement nécessaire. L'émission des doses d'injection, calculée peut se faire à la fois en fonction du temps ou de l'angle selon la pression dans l'accumulateur de carburant/rampe commune, la vitesse de rotation et autres paramètres de fonctionnement. Dans le cas de moteurs à injection dans la tubulure 10 d'admission, on peut injecter la masse de carburant dans la tubulure d'admission lorsque les soupapes d'admission sont fermées ou en synchronisme avec le temps d'admission. La quantité de carburant ou dose de carburant peut en outre être divisée. Dans le cas de moteurs à injection directe, on peut injecter la dose de carburant ans la tubulure 15 d'admission ou également au cours de la phase de compression. L'instant des injections de moteurs à injection directe peut également se faire lorsqu'on passe le point mort haut d'allumage. Dans ce cas égale-ment on peut diviser la dose de carburant. Dans tous les cas on peut injecter pour améliorer la préparation du mélange en utilisant des injections multiples. Dans les deux variantes de moteurs et aussi après avoir dépassé le point mort haut d'allumage du cylindre respectif, on peut déclencher l'allumage. En particulier, on peut effectuer l'allumage soit en fonction de l'angle soit en fonction du temps sous la forme d'un allumage multiple avec une énergie d'allumage variable (= angle de fermeture). En plus, les différentes injections et différents allumages dans le cas d'une injection multiple/allumage multiple peuvent avoir des durées différentes et être émis à des intervalles de temps/intervalles 30 angulaires différents. Pour une émission contrôlée et définie des impulsions d'injection et d'allumage, l'algorithme de calcul de fin de mouvement pourra par exemple à l'aide de la vitesse de rotation et de l'accélération appliquée au vilebrequin, s'assurer que le moteur se trouve encore plei- 35 nement en phase de compression ou d'admission avec passage consé- 2905987 7 cutif du point mort haut d'allumage. Si pendant ce temps arrive une demande de démarrage du conducteur, alors à l'aide de l'angle de vilebrequin et de préférence du compteur de cylindre on peut identifier le cylindre le plus près du temps de compression ou d'aspiration. Dans ce 5 cylindre, on injectera et on déclenchera l'allumage ; l'algorithme utilise alors les valeurs enregistrées de la dose injectée et en fonction par exemple de la vitesse de rotation et d'autres paramètres du moteur, on détermine l'instant, la durée (injection simple ou multiple ; également si cela doit se produire avant ou après le point mort haut) de l'injection, et 10 l'angle d'allumage. L'émission de l'injection et de l'allumage sont conçues pour avoir une préparation optimale du mélange, par exemple du point de vue d'une bonne combustion et d'une faible émission ainsi que d'une accélération rapide du moteur (pour atteindre rapidement l'état de 15 fonctionnement). La commande du couple demandé et celui fourni par le moteur peuvent se faire en particulier dans une fonctionnalité pour coordonner le couple total. Dans les moteurs dont le nombre de cylindres est n > 4, on identifie de façon analogue plusieurs cylindres qui se trouveraient en 20 phase de compression ou d'admission et on exécute l'algorithme de façon appropriée sur ces cylindres. Si le procédé selon l'invention constate que par le dépassement vers le bas d'un certain seuil de vitesse de rotation ou d'un seuil d'accélération angulaire, le moteur se trouve en phase de fin de mou- 25 vement (fin de mouvement pendulaire) et ne passera plus le point mort haut au cours d'un cycle de travail (un point mort haut d'allumage) et si dans cette phase arrive une demande inattendue de démarrage, alors on commute sur le mode de fonctionnement de démarrage direct normal avec l'assistance du démarreur. Cela signifie que l'on engage immédia- 30 terrent le démarreur et on injecte dans le cylindre en phase de compression ou d'admission. Ensuite, le mélange carburant/air sera comprimé par le démarreur et ensuite allumé. La poursuite du mouvement d'accélération du moteur se fait comme en fonctionnement avec démarrage direct normal par l'assistance du démarreur. 2905987 8 Dans les moteurs dont le nombre de cylindres est > 4, on identifie de façon analogue plusieurs cylindres qui se trouvent en phase de compression ou d'admission et on exécute le procédé en l'appliquant également à ces cylindres. En plus, dans le cas de moteurs à injection 5 directe, la compression avec le démarreur en phase de compression peut être soutenue par un couple de combustion dans le temps de travail. Pour cela, dans le cas des moteurs à injection directe, au cours de la phase de fin de mouvement pendulaire, on injecte également au cours du temps de travail et dans le cas idéal, en même temps que l'on 10 tourne le démarreur. Par la combinaison du couple du démarreur et du couple de combustion, on accélère encore plus rapidement le moteur. La figure 1 montre un mode de réalisation possible d'un procédé selon l'invention donné à titre d'exemple sous la forme d'un schéma par blocs. Après une demande d'arrêt 10, dans l'étape 20 sui- 15 vante, on lance ou on initialise un algorithme de fin de mouvement cal-culé à l'aide des paramètres de fonctionnement du moteur à combustion interne (par exemple les données de capteurs ou de grandeurs modélisées) des paramètres pour un démarrage du moteur à combustion interne en phase de fin de mouvement. Par exemple, dans 20 l'étape 20, on peut déterminer la charge, la dose injectée, l'angle d'allumage, l'instant d'injection, l'angle du vilebrequin, le compteur de cylindre, etc... et dans l'étape suivante 30 on mémorise les paramètres. Dans l'étape 40 on vérifie s'il y a une demande de démarrage. En cas de demande de démarrage, dans l'étape 90 on émet les pa- 25 ramètres enregistrés dans l'étape 30 pour le redémarrage ; dans l'étape 190 on démarre en phase de fin de mouvement. S'il n'y a pas de demande de démarrage, on vérifie dans l'étape 50 si le moteur à combustion interne se trouve déjà dans une phase de fin de mouvement pendulaire ; cela signifie que l'on vérifie si 30 un piston du moteur à combustion interne passera encore le point mort haut dans le temps de travail (point mort haut d'allumage) ou non. Si le moteur à combustion interne se trouve déjà en phase de fin de mouvement pendulaire, dans l'étape 60 on quitte la boucle d'interrogation pour un démarrage en phase de fin de mouvement et on commute sur 2905987 9 une préparation pour un démarrage normal ou le cas échéant un démarrage direct. S'il n'y a pas de phase de fin de mouvement pendulaire, on passe à l'étape 20 et on calcule de nouveau les paramètres d'un dé- 5 marrage en phase de fin de mouvement ; les paramètres enregistrés dans l'étape 30 seront actualisés ou remplacés. La boucle se répète jus-qu'à ce que dans l'étape 40 on détecte soit une demande de démarrage, soit la vitesse de rotation du moteur à combustion interne a chuté suffisamment pour que dans l'étape 50 on détecte une phase de fin de mouvement pendulaire et que dans l'étape 60 on commute sur une préparation de démarrage normal ou de démarrage direct. La détection d'une phase de fin de mouvement pendulaire ou la détection qu'une rotation du vilebrequin avec passage par le point mort haut au cours du temps de travail est prévisible, se fait dans 15 l'étape 50, de préférence avec la position angulaire du vilebrequin et des paramètres du moteur à combustion interne. Comme paramètres on envisage notamment la vitesse de rotation du moteur, l'accélération angulaire du vilebrequin. Comme autre paramètre on peut utiliser le couple de ressort à gaz d'un ou plusieurs cylindres ; à l'aide par exemple de 20 capteurs on déduit ainsi ou on détermine le couple appliqué au vilebrequin. La figure 2 montre un dispositif/appareil de commande 1 selon l'invention pour la gestion d'un moteur à combustion interne comprenant un moyen de calcul 410 pour déterminer les paramètres de 25 gestion et/ou démarrer le moteur à combustion interne, un moyen de saisie 420 pour saisir les signaux, signaux de capteurs, paramètres du moteur à combustion interne, souhaits du conducteur, etc..., avec un moyen de mémoire 440 pour enregistrer le paramètre de fonctionne-ment déterminé par le moyen de calcul 410 à l'aide d'un moyen de con- 30 trôle 430 ; celui-ci, partant des consignes de l'appareil de commande 1, du moyen de calcul 410, des paramètres mémorisés et/ou saisis, commande alors le moteur à combustion interne 500. De manière préférentielle, l'appareil de commande en cas de demande d'arrêt 10, lance une phase de fin de mouvement du mo- 35 teur à combustion interne 500. Cette phase de fin de mouvement peut 2905987 10 être lancée par exemple en coupant l'alimentation en carburant et l'allumage. D'autres modifications et adaptations des paramètres de fonctionnement du moteur à combustion interne sont envisageables après une demande d'arrêt. 5 Dans la phase de fin de mouvement, on continue de saisir l'angle du vilebrequin du moteur à combustion interne par le moyen de saisie 420 et à l'aide du moyen de calcul 410 on calcule/détermine de préférence les paramètres d'injection et d'allumage dont il faut dis-poser pour un démarrage le cas échéant souhaité en phase de fin de 10 mouvement dans la mémoire 440. Lorsque se présente une demande de démarrage, le moyen de contrôle 430 peut immédiatement accéder à ces paramètres ainsi mémorisés et lancer un démarrage du moteur à combustion interne en tenant compte de ces paramètres, sans avoir à attendre l'arrêt du moteur à combustion interne/vilebrequin. 15 En plus des paramètres d'injection et d'allumage on peut fournir d'autres paramètres, notamment des paramètres intéressants pour le démarrage tels que par exemple la température du moteur, la pression dans la tubulure d'admission, etc... En résumé, l'invention prévoit principalement qu'après 20 par exemple une demande d'arrêt en mode marche/arrêt, en remplace-ment ou en parallèle de l'algorithme de calcul de l'injection et de l'allumage dans la trame de synchronisation, on calcule un algorithme de fin de mouvement pour calculer les signaux d'injection et d'allumage au cours de la fin du mouvement du moteur. Cet algorithme de calcul 25 de fin de mouvement peut se fonder sur les angles ou le temps et il n'est pas lié à une trame de synchronisation. Cet algorithme se calcule en plus de façon autonome ; il peut toutefois utiliser les valeurs calculées de l'algorithme de calcul habituel dans la trame de synchronisation. En plus, dans un modèle on pourra tenir compte de la 30 dynamique de l'air frais entrant et sortant et des gaz résiduels en cas d'échange de gaz ainsi que d'autres paramètres du modèle ou du moteur. La charge ainsi calculée peut ensuite être comparée à la charge calculée par l'algorithme de calcul dans la trame de synchronisation et on pourra effectuer d'éventuelles corrections du calcul de la dose 35 d'injection. Dans un tel modèle de la dynamique ou de la dynamique 2905987 11 des gaz, on tient de préférence compte des oscillations dans la veine de gaz ou dans la tubulure d'admission, engendrées par le mouvement des soupapes d'échange de gaz. De plus, dans le cas de moteurs à injection directe, on 5 injecte dans la phase de fin de mouvement pendulaire et dans la phase de travail et dans le cas idéal on déclenche l'allumage en même temps que l'on tourne le démarreur. Par la combinaison du couple de démarrage et de combustion on réalise une accélération encore plus rapide du moteur. 10 15 REVENDICATIONS 1 ) Procédé de gestion d'un moteur à combustion interne selon lequel après une demande d'arrêt, on lance une phase de fin de course du moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu' on détermine les paramètres d'injection et d'allumage au cours de la phase de fin de course. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la détermination des paramètres d'injection et d'allumage se fait indépendamment d'une trame de synchronisation. 3 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on saisit la position angulaire du vilebrequin au cours de la phase de fin de course. 4 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on fournit les paramètres d'injection et d'allumage, obtenus pour une éventuelle demande de démarrage. 5 ) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que pour une demande de démarrage au cours de la phase de fin de course, on prend les paramètres d'injection et d'allumage disponibles. 6 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour déterminer ou corriger les paramètres d'injection ou d'allumage, un modèle prend en compte la dynamique de l'air frais entrant ou sortant et du gaz résiduel lors d'un échange de gaz ainsi que d'autres paramètres du modèle ou du moteur. 2905987 13 7 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que partant de la position angulaire du vilebrequin et des paramètres du moteur à combustion interne, on détermine si dans un cylindre une 5 rotation du vilebrequin avec passage du point mort haut au cours d'un cycle de travail est prévisible. 8 ) Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu' 10 en cas de rotation prévisible du vilebrequin, au passage du point mort haut, au cours d'un cycle de travail, on libère un démarrage direct et au cours d'un passage non prévisible, on démarre avec l'assistance du démarreur. 15 9 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on divise l'injection en plusieurs injections et/ou on divise l'allumage en plusieurs allumages dans le même temps de compression et/ou de travail. 20 10 ) Appareil de commande (1) de gestion d'un moteur à combustion interne (500) mettant en oeuvre au moins l'une des revendications 1 à 9, comportant un moyen de calcul (410) pour déterminer les paramètres de gestion et/ou de démarrage du moteur à combustion interne, 25 l'appareil de commande (1) lançant une phase de fin de course en cas de demande d'arrêt, caractérisé en ce que le moyen de calcul (410) détermine les paramètres d'injection et d'allumage au cours de la phase de fin de course. 30 35