Brevet FR2900447A1 — publié le 20071102

La présente invention concerne un procédé de démarrage d'un moteur thermique du type de ceux utilisés pour mouvoir les véhicules automobiles. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Un moteur thermique comprend généralement des cylindres qui définissent des chambres de combustion fermées d'un côté par une culasse et de l'autre par un pis-ton alternatif relié à un vilebrequin. Le moteur comprend des conduits d'admission d'air et de carburant dans les chambres de combustion et des conduits d'échappement des gaz brûlés, ces conduits étant respectivement équipés de soupapes d'admission et de soupapes d'échappement. Le fonctionnement du moteur, pour un cycle à quatre temps, comprend pour chaque chambre de combustion, une phase d'admission dans laquelle un mélange air-carburant est introduit dans la chambre de combustion, une phase de compression du mélange, une phase de détente dans la-quelle les gaz résultant de la combustion du mélange se détendent et une phase d'échappement dans laquelle les gaz sont évacués hors de la chambre de combustion. Dans les moteurs à allumage commandé, un système d'allumage est généralement utilisé pour amorcer la combustion du mélange à la fin de la phase de compression. Les phases se succèdent dans chaque cylindre sur deux tours de vile- brequin. Dans un moteur à quatre cylindres, l'allumage est commandé successivement dans les quatre cylindres avec un décalage d'un demi-tour de vilebrequin, les cycles des cylindres successifs dans l'ordre d'allumage étant décalés d'une phase. Pour démarrer le moteur, il est nécessaire d'initier le cycle de fonctionnement de celui-ci jusqu'à obtenir un mouvement auto-entretenu. Pour cela, on a généralement recours à un démarreur qui sert à entraîner en rotation le vilebrequin jusqu'à ce que les combustions réalisées dans chaque cylindre permettent l'entraînement auto-entretenu du vilebrequin par les pistons. Le démarrage n'est réalisable que si la vitesse de rotation du moteur est suffisamment élevée. Or, les premières combustions au démarrage d'un moteur sont souvent de mauvaise qualité, de sorte que l'obtention d'un mouvement auto-entretenu est relativement longue. La vitesse de rotation du moteur est en outre d'autant plus faible et le démarrage d'autant plus difficile que l'état de charge de la batterie est faible ou que la température ambiante est basse. OBJET DE L'INVENTION Un but de l'invention est de fournir un moyen pour améliorer le démarrage du moteur. RESUME DE L'INVENTION A cet effet, on prévoit, selon l'invention, un procédé de démarrage d'un moteur thermique comportant des cylindres définissant des chambres de combustion pourvues de pistons alternatifs et de soupapes d'admission et d'échappement, le moteur ayant au moins un cylindre dont le piston est en phase d'admission et un cylindre dont le piston est en phase de détente, le procédé comprenant l'étape de maintenir les soupapes fermées dans ces deux cylindres et de provoquer simultanément dans ces deux cylindres un allumage d'un carburant qui y a été préalable-ment introduit. Ainsi, l'allumage est commandé dans deux cylindres simultanément de manière que deux pistons vont se retrouver en phase de détente pour entraîner ensemble le vilebrequin. L'accélération du vilebrequin est alors re- lativement importante et permet d'atteindre plus rapide-ment un fonctionnement auto-entretenu du moteur thermique. La pr__se de vitesse initiale du moteur étant améliorée, le démarrage est facilité, notamment lors des démarrages à froid, et il est possible dans certaines candi- tions, lorsque le moteur est chaud, de démarrer le moteur sans recourir au démarreur ou tout au moins avec une assistance réduite de celui-ci. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit d'un mode de mise en oeuvre particulier non limitatif de l'invention. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en perspec- tive d'un moteur thermique conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue schématique partielle en coupe transversale de ce moteur, - la figure 3 est un diagramme montrant les cy- cles de fonctionnement du moteur en fonction du temps. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence aux figures, le moteur thermique conforme à l'invention 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 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 re- liée par une bielle 8 à un vilebrequin 9 monté à pivote- ment dans le bloc 10. Dans chaque chambre de combustion 5, débouchent 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'ouverture et de fermeture par des actionneurs électromagnétiques 15, 16 respectivement. Une bougie 17 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 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 par une courroie 20. L'alternodémarreur 19 est un dispositif, connu en lui-même, relié à la batterie et suscep- tible de fonctionner comme un moteur électrique ou comme un alternateur. Lorsqu'il fonctionne comme un moteur électrique, l'alternodémarreur 19 est alimenté par la batterie et fournit au vilebrequin 9 un couple additionnel pour entraîner en rotation le vilebrequin 9. L'alter- nodémarreur 19 est ainsi utilisé pour le démarrage du moteur thermique.. Lorsqu'il fonctionne comme un alternateur, l'alternodémarreur 19 est entraîné par le vilebrequin 9 pour recharger la batterie. Le moteur comprend en outre une unité de gestion (ou ECU, "Engine Control Unit"). 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- même, comprend par exemple un microprocesseur 22 associé à une mémoire 23 contenant des programmes exécutés par le microprocesseur 22. De façon connue en soi, le cycle de fonctionne-ment de chacun des cylindres est un cycle à quatre temps comportant une phase (ou temps) d'admission, une phase de compression, une phase de détente et une phase d'échappement. Chaque phase représente un quart de cycle de fonctionnement, soit un demi-tour de vilebrequin. En référence à la figure 3, les phases des cycles de chaque cylindre sont référencés ADM pour admission, 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 phases de compression et d'échappement, et au point mort bas à la fin des phases d'admission et de détente. De façon connue en soi, la même phase intervient pour les cylindres 1, 3, 4, 2 respectivement avec un décalage d'un quart de cycle de fonc- tionnement. En mode de fonctionnement normal (mouvement auto entretenu du vilebrequin), pour chaque cylindre 1, 2, 3, 4 . - la soupape d'admission 13 est commandée pour s'ouvrir pendant la phase d'admission du cycle de fonctionnement du cylindre, - la soupape d'échappement 14 est commandée pour s'ouvrir pendant la phase d'échappement du cycle de fonctionnement du cylindre, - la bougie 17 est commandée pour générer une étincelle à la fin de la phase de compression, - l'injecteur 18 est commandé pour injecter du carburant lors de la phase d'admission. Le moteur est arrêté avec les pistons en position médiane entre les points morts haut et bas. On suppose qu'alors le cylindre 1 est en phase de détente, le cylindre 3 est en phase d'échappement, le cylindre 4 est en phase d'admission et le cylindre 2 est en phase de compression. Le démarrage du moteur va maintenant être expliqué. Lors du démarrage, les cylindres 1, 2 et 3 fonctionnent conformément à leur cycle nominal. Seul le cylindre 4 voit son cycle modifié. Pour démarrer le moteur, les actionneurs 15, 16 sont commandés par l'unité de gestion 21 de manière à ou- vrir les soupapes d'admission 13 des cylindres 1 et 4 et l'injecteur 17 est commandé pour projeter du carburant qui va pénétrer dans les chambres de combustion 5. Les soupapes d'admission 13 sont ensuite fermées (on note qu'à cet instant le moteur n'est pas en rotation, l'axe 30 marquant le début du mouvement du moteur sur la figure 3). Les soupapes d'échappement 14 des cylindres 1 et 4 sont maintenues fermées. Les bougies des cylindres 1 et 4 sont ensuite activées pour initier une combustion du car- burant préalablement introduit dans les cylindres 1 et 4 et de l'air qui s'y trouvait. Cette combustion engendre des gaz brûlés qui se détendent et font descendre les pistons des cylindres 1 et 4. On note que le cylindre 4, qui était normalement en phase d'admission est alors en phase de détente. Les cylindres 1 et 4 passent ensuite en phase d'échappement à la remontée des pistons 7 tandis que le cylindre 2 est en phase d'admission et qu'un allumage ayant été initié dans le cylindre 3, celui-ci se trouve en phase de détente. Il est préférable d'introduire de l'air et du carburant dans le cylindre 3 en même temps que dans les cylindres 1 et 4 pour permettre une combustion dans le cylindre 3 en particulier lorsque le moteur a été arrêté longtemps. La phase d'échappement du cylindre 4 est suivie par une phase de rattrapage (RAT) au cours de laquelle la soupape d'admission 13 est ouverte tandis que la soupape d'échappement 14 est fermée sans injection de carburant. Ceci facilite la redescente du piston 7 de ce cylindre. Conformément aux cycles de fonctionnement nominal des cylindres 1, 2 et 3, le cylindre 1 est en phase d'admission, le cylindre 3 est en phase de compression et le cylindre 2 est en phase d'échappement. La phase de rattrapage du cylindre 4 est suivie 35 par une phase d'échappement (le cylindre 4 a alors rat- trapé son cycle de fonctionnement nominal) tandis que le cylindre 1 est en phase de compression, le cylindre 3 est en phase de détente et le cylindre 2 est en phase d'admission. L'ordre d'allumage au démarrage est ainsi : cylindres 1 et 4 simultanément puis 3, 2, 1, 4, 2... Si le moteur est arrêté avec les cylindres 3 et 2 respectivement en phase de détente et en phase d'admission, l'ordre d'allumage est alors 3 et 2 simultanément puis 4, 1, 3, 4, 2, 1.... Bien que le démarrage ici décrit ait été réalisé sans recourir au démarreur, il va de soi qu'il est possible d'utiliser le démarreur pour faciliter le démarrage. 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'invention tel que défini par les revendications. En particulier, le procédé de démarrage conforme à l'invention peut être mis en oeuvre sur plusieurs tours de vilebrequin. Le moteur peut avoir une structure différente et par exemple comporter un nombre différent de cylindres. Pour un moteur à six cylindres en ligne ayant un ordre nominal d'allumage des cylindres 1, 5, 3, 6, 2, 4 (les cylindres 1 et 6 étant les cylindres extérieurs), l'ordre d'allumage au démarrage peut être (en fonction de la position d'arrêt du moteur) . - 1 et 6 simultanément puis 5, 3, 2, 4, 1, 5, 3, 6, 2, 4... - 5 et 2 simultanément puis 3, 6, 4, 1, 5, 3, 6, 2, 4, 1... - 3 et 4 simultanément puis 6, 2, 1, 5, 3, 6, 2, 4... Parmi les autres modifications possibles du moteur, l'alternodémarreur peut être remplacé par un démarreur classique, le moteur peut être à injection directe ou indirecte... REVENDICATIONS 1. Procédé de démarrage d'un moteur thermique comportant des cylindres (1, 2, 3, 4) définissant des chambres de combustion (5) pourvues de pistons alterna-tifs (7) et. de soupapes d'admission et d'échappement (13, 14), le moteur ayant au moins un cylindre (4) dont le piston est en phase d'admission (ADM) et un cylindre (1) dont le piston est en phase de détente (DET), caractérisé en ce que le procédé comprend l'étape de maintenir les soupapes fermées dans ces deux cylindres et de provoquer simultanément dans ces deux cylindres un allumage (A) d'un carburant qui y a été préalablement introduit. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel, le moteur étant à l'arrêt et les soupapes d'admission (13) des deux cylindres (1, 4) étant ouvertes, le procédé comprend l'étape d'introduire du carburant dans les deux cylindres et de fermer les soupapes d'admission. 3. Procédé selon la revendication 1, l'allumage initiant dans les cylindres (1, 4) une phase de détente (DET) suivie d'une phase d'échappement (ECH), la phase d'échappement est suivie pour le cylindre (4) initiale-ment en phase d'admission (ADM) d'une phase de rattrapage (RAT) d'un cycle de fonctionnement nominal de cylindre elle-même suivie d'une phase d'échappement.