Brevet FR2904371A1 — publié le 20080201

La présente invention concerne un dispositif de contrôle du fonctionnement d'un moteur thermique utilisable notamment pour mouvoir un véhicule automobile. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Un moteur thermique de véhicule automobile comporte généralement un bloc délimitant des cylindres définissant des chambres de combustion dans chacune desquelles est monté un piston relié à un vilebrequin relié via la boîte de vitesses à des roues du véhicule automobile pour entraîner celles-ci en rotation. Dans chaque chambre de combustion, débouche un conduit d'admission et un conduit d'échappement pourvu de soupapes mobiles entre des positions d'ouverture et de fermeture. Les soupapes sont déplacées entre leurs deux positions par l'intermé- diaire d'arbres à came entraînés par le moteur thermique. Le moteur thermique comporte également un dispositif d'alimentation des chambres de combustion en carburant et une unité de gestion du moteur reliée au dispositif d'alimentation et au circuit d'allumage dans le cas d'un moteur à allumage commandé. L'électricité utilisée à bord du véhicule est fournie par un alternateur entraîné par le moteur thermique et relié à la batterie du véhicule pour recharger celle-ci. Le démarrage du moteur est assuré par un démarreur qui est relié à la batterie et qui a un pignon de sortie engrenant sur une couronne dentée so- lidaire du vilebrequin. Divers perfectionnements à ce type de moteur ont été envisagés pour en améliorer la polyvalence et augmenter le nombre de possibilités offertes en termes de fonc- tionnalités susceptibles de simplifier la vie de l'utili- sateur. OBJET DE L'INVENTION L'invention a pour but de fournir un nouveau perfectionnement offrant de tels avantages. 2904371 2 RESUME DE L'INVENTION A cet effet, on prévoit, selon l'invention, un dispositif de contrôle de fonctionnement d'un moteur thermique comportant un bloc délimitant des chambres de 5 combustion dans chacune desquelles est monté un piston relié à un vilebrequin et débouchent un conduit d'admission et un conduit d'échappement pourvus de soupapes mobiles entre des positions d'ouverture et de fermeture, le moteur thermique comportant également un dispositif 10 d'alimentation des chambres de combustion en carburant, le dispositif comprenant une unité de gestion du moteur reliée au dispositif d'alimentation, un alternodémarreur en prise avec le vilebrequin et au moins un actionneur électromagnétique de soupape, l'alternodémarreur et l'ac- 15 tionneur étant reliés à l'unité de gestion. L'alternodémarreur est un dispositif agencé pour fonctionner soit comme un alternateur pour fournir de l'énergie électrique soit comme un moteur électrique lorsqu'il est alimenté en énergie électrique. L'action- 20 neur permet de commander le déplacement des soupapes à partir de signaux électriques. La liaison de l'alternodémarreur et de l'actionneur à l'unité de gestion permet un pilotage de l'alternodémarreur et de l'actionneur pour obtenir une synergie de ceux-ci. 25 Selon un mode de réalisation particulier, le dis-positif d'alimentation comprend un organe d'injection par chambre de combustion et l'unité de gestion est agencée pour arrêter temporairement le moteur en commandant successivement dans les chambres de combustion un arrêt de 30 l'organe d'injection et une immobilisation de la soupape commandée par l'actionneur. L'alternodémarreur piloté comme démarreur permet un démarrage rapide du moteur. Lorsque le moteur équipe un véhicule automobile, il est dès lors possible d'envi- 35 sager d'arrêter temporairement le moteur à chaque fois 2904371 3 que le véhicule s'immobilise (par exemple dans un embouteillage ou à un feu rouge) et de redémarrer le moteur dès que le conducteur signifie son intention d'avancer par exemple en passant une vitesse. Lorsque le moteur 5 thermique est en cours d'arrêt, l'actionneur est piloté pour immobiliser les soupapes le plus rapidement possible afin de diminuer le bruit lié au déplacement des soupapes, bruit qui pourrait s'avérer incommodant lors de l'arrêt du moteur pendant lequel le niveau sonore général 10 est relativement faible. Avantageusement, l'actionneur est associé à chaque soupape d'admission et est commandé en position de fermeture à la fin d'une phase d'admission et, de préférence, un actionneur électromagnétique commandant chaque 15 soupape d'échappement, l'unité de gestion est agencée pour commander ledit actionneur de soupape d'échappement en position de fermeture lors de l'arrêt temporaire du moteur. Le maintien des soupapes en position de fermeture 20 engendre, dans les chambres de combustion, l'établisse-ment de contre-pressions qui s'opposent aux mouvements des pistons et vont donc accélérer l'arrêt du moteur. En outre, l'immobilisation de la soupape d'admission en position de fermeture à la fin d'une phase d'admission per- 25 met de conserver des gaz frais dans les cylindres, facilitant ainsi le redémarrage du moteur. De préférence, le bloc délimite des première, deuxième, troisième et quatrième chambres de combustion, la première et la quatrième chambre de combustion enca- 30 drant les deuxième et troisième chambres de combustion, l'unité de gestion étant agencée pour commander l'arrêt de l'injection et l'immobilisation de la soupape dans l'ordre suivant des chambres de combustion : première, troisième, deuxième puis quatrième chambres de combus- 35 tion. 2904371 4 Cette séquence d'arrêt pour un moteur à quatre chambres de combustion permet un arrêt rapide du moteur et favorise le redémarrage de celui-ci. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- 5 vention ressortiront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier non limitatif de l'invention. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Il sera fait. référence aux dessins annexés, parmi 10 lesquels : - la figure 1 est une: vue schématique en perspective d'un moteur thermique incorporant un dispositif de contrôle conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue schématique partielle 15 en coupe transversale de ce moteur, - la figure 3 est un diagramme montrant schématiquement les cycles de fonctionnement du moteur en fonction du temps. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION 20 En référence aux figures, le moteur thermique comporte un bloc 10 délimitant quatre cylindres 1, 2, 3, 4 en ligne. Les cylindres 1 et 4 encadrent les cylindres 2 et 3. Chaque cylindre 1, 2, 3, 4 définit une chambre 5 fermée d'un côté par une culasse 6 et de l'autre côté par 25 un piston 7 mobile à coulissement dans le cylindre 1, 2, 3, 4 entre deux positions extrêmes (point mort haut et point mort bas) et reliée par une bielle 8 à un vilebrequin 9 monté à pivotement dans le bloc 10. Dans chaque chambre de combustion 5, débouchent 30 un conduit d'admission 11 et un conduit d'échappement 12 qui sont ménagés dans la culasse 6. Le conduit d'admission 11 et le conduit d'échappement 12 sont équipés respectivement d'une soupape d'admission 13 et d'une soupape d'échappement 14 déplacées entre deux positions d'ouver- 35 ture et de fermeture par des actionneurs électromagnéti- 2904371 5 ques 15, 16 respectivement. Une bougie :L7 est montée sur la culasse 6 pour déboucher dans la chambre de combustion 5. La bougie 17 est reliée à un circuit d'allumage connu en lui-même et 5 non représenté ici. Un injecteur 18 d'un dispositif d'alimentation en carburant est monté également sur la culasse 6. Le moteur comprend en outre un alternodémarreur 19 relié de façon connue en elle-même au vilebrequin 9 10 par une courroie 20. L'alternodémarreur 19 est un dispositif, connu en lui--même, relié à la batterie et susceptible de fonctionner comme un moteur électrique ou comme un alternateur. Lorsqu'il fonctionne comme un moteur électrique, l'alternodémarreur 19 est alimenté par la 15 batterie et fournit au vilebrequin 9 un couple additionnel pour entraîner en rotation le vilebrequin 9. L'alternodémarreur 19 est ainsi utilisé pour le démarrage du moteur thermique. Lorsqu'il fonctionne comme un alternateur, l'alternodémarreur 19 est entraîné par le vilebre- 20 quin 9 pour recharger la batterie. Le moteur comprend en outre une unité de gestion (ou ECU, "Engine Control Unit") appartenant à un dispositif de contrôle du fonctionnement du moteur comprenant également l'alternodémarreur 19 et les actionneurs élec- 25 tromagnétiques 15, 16. Cette unité de gestion, représentée avec la référence 21, est reliée notamment aux injecteurs 18, aux actionneurs électromagnétiques 15, 16, au circuit d'allumage et à l'alternodémarreur 19 pour commander ceux-ci. L'unité de gestion 21, connue en elle- 30 même, comprend par exemple un microprocesseur 22 associé à une mémoire 23 contenant des programmes exécutés par le microprocesseur 22. L'unité de gestion 21 est ici égale-ment agencée pour arrêter le moteur thermique lorsque le véhicule automobile équipé de ce moteur s'immobilise et 35 pour redémarrer celuici dès que le conducteur passe une 2904371 6 vitesse (dans le cas d'une boîte de vitesses séquentielle) ou appuie sur l'accélérateur (dans le cas d'une boîte de vitesses automatique). De préférence, le dispositif de contrôle du fonc- 5 tionnement du moteur comprend une source additionnelle d'alimentation en énergie, comme des condensateurs, reliée à l'alternodémarrage 19 et aux actionneurs 15, 16 pour alimenter ceux-ci par exemple en fonction du besoin en puissance de ceux-ci. La commande de l'alimentation 10 est par exemple effectuée à partir de l'unité de gestion 21. De façon connue en soi, le cycle de fonctionne-ment de chacun des cylindres est un cycle à quatre temps comportant un temps d'admission, un temps de compression, 15 un temps de détente et un temps d'échappement. Chaque temps représente un quart de cycle de fonctionnement, soit un demi-tour de vilebrequin. En référence à la figure 3, les temps des cycles de chaque cylindre sont référencés ADM pour admission, 20 COMP pour compression, DET pour détente et ECH pour échappement et représentent un demi-tour de vilebrequin. "A" indique l'allumage et "I" l'injection du carburant. De façon connue en soi, les pistons se trouvent au point mort haut ("PMH") à la fin des temps de compression et 25 d'échappement, et au point mort bas à la fin des temps d'admission et de détente. De façon connue en soi, le même temps intervient pour les cylindres 1, 3, 4, 2 respectivement avec un décalage d'un quart de cycle de fonctionnement. 30 En mode de fonctionnement normal (période P1 sur la figure 3), pour chaque cylindre 1, 2, 3, 4 : - la soupape d'admission 13 est commandée pour s'ouvrir pendant le temps d'admission du cycle de fonctionnement du cylindre, 35 - la soupape d'échappement 14 est commandée pour 2904371 7 s'ouvrir pendant le temps d'échappement du cycle de fonctionnement du cylindre, - la bougie 17 est commandée pour générer une étincelle à la fin du cycle de compression, 5 - l'injecteur 18 est commandé pour injecter du carburant à la fin du temps d'échappement. Lorsque le conducteur commande un ralentissement du véhicule jusqu'à l'immobilisation de celui-ci sans couper le contact, l'unité de gestion 21 commande l'arrêt 10 temporaire du moteur thermique. L'arrêt du moteur thermique (période P2) est réalisé pour chaque cylindre 1, 2, 3, 4 en désactivant l'injection de sorte que le temps d'admission va être effectué sans introduire de carburant' dans la chambre de 15 combustion 5 : l'unité de gestion 21 commande l'actionneur 15 qui ouvre la soupape d'admission 13 le temps d'introduire de l'air puis la referme. L'air est alors emprisonné dans la chambre de combustion 5, la soupape d'échappement 14 étant maintenue fermée. L'ordre de désactivation de l'injection est le suivant . cylindre 1, cylindre 3, cylindre 4, cylindre 2. Pour les besoins de l'explication, le moteur s'arrête ici une fois le cylindre 2 désactivé, il est toutefois probable que l'établissement des contre-pressions provoque l'arrêt du moteur 25 avant. Lorsque le conducteur passe une vitesse pour avancer, l'unité de gestion 21 commande l'alternodémarreur pour que celui-ci entraîne en rotation le vilebrequin 9 tandis que l'unité de gestion 21 commande l'injec- 30 tion, l'allumage, l'admission et l'échappement pour redémarrer le moteur. Une autre fonctionnalité possible avec le moteur thermique de l'invention va maintenant être décrite. Lorsque le moteur est soumis à une charge cons- 35 tante (c'est-à-dire que le régime du moteur thermique est 2904371 8 constant et le vilebrequin 9 tourne à une vitesse nominale), l'unité de gestion 21 commande la désactivation d'un ou deux des cylindres 1, 2, 3, 4. La désactivation d'un ou de deux des cylindres 1, 2, 3, 4 engendre un dé- 5 séquilibrage du vilebrequin 9 qui se traduit en une suc-cession d'accélération ou de décélération du vilebrequin 9. Un détecteur 24, monté sur le bloc 10 pour détecter la vitesse instantanée du vilebrequin 9 et relié à l'unité de gestion 21, transmet à l'unité de gestion 21 un signal 10 représentatif de la vitesse instantanée du vilebrequin 9. L'unité de gestion 21 commande alors l'alternodémarreur 19 de manière que celui-ci : - prélève une part de couple plus importante sur le vilebrequin 9 lorsque le vilebrequin 9 accélère pour 15 ramener le vilebrequin 9 à sa vitesse nominale, - prélève une part de couple moins importante ou fournisse un couple additionnel lorsque le vilebrequin 9 décélère pour ramener le vilebrequin 9 à sa vitesse nominale. 20 La part de couple prélevée et le couple additionnel à fournir sont ici déterminés par l'unité de gestion 21 en fonction de la différence entre la vitesse instantanée de l'arbre de sortie 9 et la vitesse de rotation nominale que celui-ci devrait avoir pour le régime de 25 fonctionnement du moteur. L'alternodémarreur 19 permet ainsi de compenser le déséquilibrage du vilebrequin 9 produit par la désactivation d'un ou plusieurs cylindres. La mémoire 23 comporte ici en outre des lois de 30 commande de l'alternodémarreur 19 en fonction du ou des cylindres désactivés. Il est possible de commander l'alternodémarreur 19 soit en fonction de la vitesse détectée par le détecteur 24, soit en fonction d'une des lois de commande mémorisée dans la mémoire 23. Il est également 35 possible de combiner ces deux modes de commandes en vue 2904371 9 d'optimiser la compensation du déséquilibrage. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et on peut y apporter des va-riantes de réalisation sans sortir du cadre de l'inven- 5 tion tel que défini par les revendications. En particulier, l'invention est applicable à tout type de moteur et par exemple à un moteur à allumage non commandé comme un moteur diesel, un moteur à injection directe ou indirecte. Le nombre de cylindres peut être 10 différent de quatre. Les soupapes peuvent être immobilisées en position ouverte ou dans une position intermédiaire lors de l'arrêt temporaire, ceci résolvant le problème du bruit mais ne permettant toutefois pas d'établir des contre- 15 pressions pour accélérer l'arrêt du moteur. La séquence d'arrêt des cylindres peut être différente de celle décrite. REVENDICATIONS 1. Dispositif de contrôle de fonctionnement d'un moteur thermique comportant un bloc (10) délimitant des chambres de combustion (5) dans chacune desquelles est monté un piston (7) relié à un vilebrequin (9) et débouchent un conduit d'admission (11) et un conduit d'échappement (12) pourvus de soupapes (13, 14) mobiles entre des positions d'ouverture et de fermeture, le moteur thermique comportant également un dispositif d'alimentation (18) des chambres de combustion en carburant, caractérisé en ce que le dispositif comprend une unité de gestion (21) du moteur reliée au dispositif d'alimentation, un alternodémarreur (19) en prise avéc le vilebrequin et au moins un actionneur (15, 16) électromagnétique de sou-pape, l'alternodémarreur et l'actionneur étant reliés à l'unité de gestion. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans le-quel, le dispositif d'alimentation comprenant un organe d'injection (19) par chambre de combustion (5), l'unité de gestion (21) est agencée pour arrêter temporairement le moteur en commandant successivement dans les chambres de combustion un arrêt de l'organe d'injection et une immobilisation de la soupape (13, 14) commandée par l'actionneur. 3. Dispositif selon la revendication 2, dans le-quel l'actionneur (15) est associé à la soupape d'admission (13) et est commandé en position de fermeture à la fin d'une phase d'admission. 4. Dispositif selon :La revendication 3, comprenant un actionneur (16) électromagnétique commandant chaque soupape d'échappement (14), l'unité de gestion (21) étant agencée pour commander :ledit actionneur en position de fermeture lors de l'arrêt temporaire du moteur. 5. Dispositif selon la revendication 2, dans le- 35 2904371 11 quel le bloc (10) délimitant des première, deuxième, troisième et quatrième chambres de combustion (1, 2, 3, 4), la première et la quatrième chambre de combustion (1, 4) encadrant les deuxième et troisième chambres de corn-5 bustion (2, 3), l'unité de gestion (21) est agencée pour commander l'arrêt de l'injection et l'immobilisation de la soupape dans l'ordre suivant des chambres de combustion : première, troisième, deuxième puis quatrième chambres de combustion.