Brevet FR2921981A1 — publié le 20090410

B07/2282FR û GBR/EVH Société par actions simplifiée dite : RENAULT s.a.s. Système et procédé de commande d'un ensemble de préchauffage d'un mélange air/carburant de moteur diesel Invention de : ARRIBARD Philippe ROUQUETTE Jean-Louis Système et procédé de commande d'un ensemble de préchauffage d'un mélange air/carburant de moteur diesel La présente invention porte sur un système et un procédé de commande d'un ensemble de préchauffage d'un mélange air/carburant de moteur diesel, notamment de véhicule automobile. Un moteur diesel exige une certaine température pour que la réaction de combustion du mélange air/carburant puisse s'effectuer. Lorsque le moteur est froid, la seule compression du mélange air/carburant ne permet pas d'atteindre la température d'allumage, et il est alors nécessaire de préchauffer le mélange air/carburant, par exemple au moyen d'un ensemble de préchauffage comprenant au moins une bougie de préchauffage et un réchauffeur d'air. La température d'allumage est la température à partir de laquelle la réaction de combustion du mélange air/carburant devient spontanée. Il existe des systèmes et procédés de commande d'un ensemble de préchauffage d'un mélange air/carburant de moteur diesel dont l'ensemble de préchauffage comprend un réchauffeur d'air d'admission et au moins une bougie de préchauffage. Par exemple, l'article "Second Generation ISS Diesel Cold Start Technology with Pre-heated Intake Air" de la revue technique MTZ Motortechnische Zeitschrift 05/2006 (Martin Blanc, Steffen Geiger, Hans Houben, Thomas Hoverstadt et Olaf Toedter) porte sur un système de commande d'un ensemble de préchauffage d'un mélange air/carburant de moteur diesel comprenant un réchauffeur d'air d'admission et au moins une bougie de préchauffage. L'énergie électrique utilisée par ce système est importante. En outre, lorsque la vitesse de rotation du moteur diminue de manière à fonctionner en mode ralenti, la non activation du fonctionnement des bougies de préchauffage peut entraîner des problèmes de stabilité du fonctionnement du moteur. Un but de l'invention est de proposer, à coût réduit, un système et un procédé améliorés de commande d'un ensemble de préchauffage d'un mélange air/carburant de moteur diesel ayant une consommation d'énergie électrique diminuée, et une stabilité de fonctionnement améliorée du moteur. Ainsi, selon un aspect de l'invention, il est proposé un système de commande d'un ensemble de préchauffage d'un mélange air/carburant de moteur diesel, notamment de véhicule automobile, muni d'une boucle de circulation d'un fluide caloporteur pour la régulation thermique du moteur. L'ensemble de préchauffage comprend au moins un réchauffeur d'air d'admission et au moins une bougie de préchauffage. Le système comprend des moyens de commande de l'ensemble de préchauffage adaptés pour activer le fonctionnement simultané de ladite bougie et dudit réchauffeur d'air lorsque la température du fluide caloporteur dans le moteur est inférieure à un premier seuil de température. La présente invention permet de limiter la consommation électrique de l'ensemble de préchauffage du moteur, et d'éviter un surdimensionnement du réchauffeur d'air d'admission. Par exemple, le premier seuil de température peut valoir environ -15°C. Dans un mode de réalisation, lesdits moyens de commande de l'ensemble de préchauffage sont, en outre, adaptés pour activer le fonctionnement de ladite bougie sans activer le fonctionnement dudit réchauffeur d'air lorsque la température du fluide caloporteur est comprise entre le premier seuil de température et un deuxième seuil de température supérieur au premier seuil de température. Le deuxième seuil de température peut, par exemple, être sensiblement égal à 5°C. Ainsi, lors d'un démarrage, on minimise la consommation d'énergie électrique en ne déclenchant l'activation du réchauffeur d'air en sus des bougies de préchauffage que lorsque cela est nécessaire. Dans un mode de réalisation, lesdits moyens de commande de l'ensemble de préchauffage sont adaptés pour désactiver le fonctionnement dudit réchauffeur d'air lorsque la température du fluide caloporteur dans le moteur est supérieure à un troisième seuil de température, ou lorsque la durée de la présente activation dudit réchauffeur d'air est supérieure à un premier seuil de durée. Par exemple, le troisième seuil de température peut être sensiblement égal à 0°C, et le premier seuil de durée peut être sensiblement égal à 30 secondes. Ainsi, dès que la température le permet, le système désactive le fonctionnement du réchauffeur d'air, de manière à minimiser la consommation d'énergie électrique. Dans un mode de réalisation, lesdits moyens de commande sont adaptés pour désactiver le fonctionnement de ladite bougie lorsque la température du fluide caloporteur dans le moteur est supérieure à un quatrième seuil de température ou lorsque la durée de la présente activation de ladite bougie est supérieure à un deuxième seuil de durée. Par exemple, le quatrième seuil de température peut être sensiblement égal à 30°C, et le deuxième seuil de durée peut être sensiblement égal à 2 minutes. Ainsi, le système désactive également le fonctionnement des bougie de préchauffage, lorsque les conditions de température le permettent, de manière à minimiser la consommation d'énergie électrique. Dans un mode de réalisation, le système comprend des moyens de détermination de la température du fluide caloporteur. Ces moyens de détermination peuvent, par exemple, comprendre un capteur ou un estimateur. Selon un autre aspect de l'invention, il est également proposé un procédé de commande d'un ensemble de préchauffage d'un mélange air/carburant de moteur diesel muni d'une boucle de circulation d'un fluide caloporteur pour la régulation thermique du moteur. L'ensemble de préchauffage comprend au moins un réchauffeur d'air d'admission et au moins une bougie de préchauffage. On commande l'ensemble de préchauffage de manière à activer le fonctionnement simultané de ladite bougie et dudit réchauffeur d'air lorsque la température du fluide caloporteur dans le moteur est inférieure à un premier seuil de température. Selon un mode de mise en oeuvre, on commande l'ensemble de préchauffage de manière à activer le fonctionnement de ladite bougie sans activer le fonctionnement dudit réchauffeur d'air lorsque la température du fluide caloporteur dans le moteur est comprise entre le premier seuil de température et un deuxième seuil de température supérieure au premier seuil de température. Selon un autre mode de réalisation, on commande l'ensemble de préchauffage de manière à désactiver le fonctionnement dudit réchauffeur d'air lorsque la température du fluide caloporteur dans le moteur est supérieure à un troisième seuil de température ou lorsque la durée de la présente activation dudit réchauffeur d'air est supérieure à un premier seuil de durée. Selon un mode de mise en oeuvre, on commande l'ensemble de préchauffage de manière à désactiver le fonctionnement de ladite bougie lorsque la température du fluide caloporteur dans le moteur est supérieure à un quatrième seuil de température ou lorsque la durée de la présente activation de ladite bougie est supérieure à un deuxième seuil de durée. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, de quelques exemples nullement limitatifs, et faisant référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente un mode de réalisation d'un système selon un aspect de l'invention ; et - la figure 2 est un schéma synoptique d'un procédé selon un aspect de l'invention. Tel qu'illustré sur la figure 1, un moteur diesel 1 est muni de quatre bougies de préchauffage 2. Un alternateur 3 est lié au moteur diesel 1 par une connexion 3a, et une batterie électrique 4 permet d'alimenter le système en énergie électrique, par des connexions 4a. Le moteur diesel 1 comprend également une arrivée d'air d'admission 5, équipée d'un réchauffeur d'air 6. En variante, le système peut être muni d'une pluralité de réchauffeurs d'air. Le moteur diesel 1 comprend également une sortie 7 pour évacuer les gaz d'échappement du moteur 1, et une boucle de circulation 8, partiellement représentée, permettant la circulation d'un fluide caloporteur dans le moteur 1 pour permettre une régulation thermique du moteur 1. En sortie du moteur 1, la boucle de circulation 8 comprend un capteur de température 9 permettant de mesurer la température Tfc du fluide caloporteur dans le moteur 1. En variante, le capteur 9 peut être remplacé par un estimateur de température. Le système comprend également une unité de commande électronique 10 munie d'un module de commande 11 de l'ensemble de préchauffage comprenant le réchauffeur d'air d'admission 6 et les bougies de préchauffage 2. Le module de commande 11 commande le fonctionnement des bougies de préchauffage 2 par des connexions 12, et le réchauffeur d'air 6 par une connexion 13. Le capteur de température 9 transmet la température Tfc du fluide caloporteur traversant le moteur 1 à l'unité de commande électronique 10 via une connexion 14. L'unité de commande électronique 10 reçoit également des informations concernant le fonctionnement du moteur 1 par l'intermédiaire de capteurs et/ou estimateurs non représentés sur la figure 1, telles que la vitesse de rotation du moteur ou la température de l'air d'admission du moteur 1. En outre, l'unité de commande électronique 10 peut recevoir, comme paramètre d'entrée, la tension électrique disponible Ubat fournie par la batterie électrique d'alimentation 4, par une connexion 15. La figure 2 illustre le fonctionnement d'un système selon la figure 1. Après démarrage du moteur diesel 1 (étape 20), le module de commande 11 teste si la température du fluide caloporteur Tfc est inférieure à un premier seuil de température TdemO (étape 21). Si la température Tfc du fluide caloporteur dans le moteur 1 est inférieure au premier seuil de température TdemO, le module de commande 11 commande l'activation du fonctionnement des bougies 2 et du réchauffeur d'air 6 (étape 22), par l'intermédiaire des connexions 12 et 13. Dans le cas contraire, si la température Tfc du fluide caloporteur dans le moteur 1 est supérieure ou égale au premier seuil de température TdemO, le module de commande 11 teste (étape 23) si cette température Tfc est inférieure à un deuxième seuil de température Tdeml. Si la température Tfc du fluide caloporteur dans le moteur 1 est inférieure au deuxième seuil de température Tdeml, le module de commande 11 commande l'activation du fonctionnement des bougies de préchauffage 2 par l'intermédiaire des connexions 12 (étape 24). Dans le cas contraire, si la température Tfc du fluide caloporteur dans le moteur 1 est supérieure ou égale au deuxième seuil de température Tdeml, le module de commande 11 teste (étape 25) si cette température Tfc est supérieure à un troisième seuil de température Tral0, ou si la durée de la présente d'activation ti du réchauffeur d'air 6 est supérieure à un premier seuil de durée Xsec. Cette étape 25 est également réalisée après l'étape 22 d'activation du fonctionnement des bougies 2 et du réchauffeur 6. Si aucune des deux conditions de l'étape de test 25 n'est réalisée, le module de commande 11 boucle sur cette étape. En revanche, si la température Tfc du fluide caloporteur dans le moteur 1 est supérieure au troisième seuil de température Tral0, ou si la durée ti de la présente activation du réchauffeur d'air 6 est supérieure au premier seuil de durée Xsec, le module de commande 11 commande l'arrêt ou désactivation du fonctionnement du réchauffeur d'air 6 (étape 26). Dans un tel cas, où suite à l'étape 24, le module de commande 11 teste (étape 27) si la température Tfc du fluide caloporteur est supérieure à un quatrième seul de température Trall ou si la durée t2 de la présente activation des bougies de préchauffage 2 est supérieure à un deuxième seuil de durée Ysec. Si aucune des conditions de l'étape de test 27 n'est réalisée, le module de commande 11 boucle sur cette étape de test 27. Dans le cas contraire, si la température Tfc du fluide caloporteur dans le moteur 1 est supérieure au quatrième seuil de température Trall ou si la durée t2 de la présente activation des bougies de préchauffage 2 est supérieure au deuxième seuil de durée Ysec, le module de commande 11 commande l'arrêt ou désactivation du fonctionnement des bougies de préchauffage 2 (étape 28). La présente invention permet, à coût réduit, de limiter la consommation électrique nécessitée par le préchauffage du mélange d'air et de carburant alimentant un moteur diesel. REVENDICATIONS 1. Système de commande d'un ensemble de préchauffage d'un mélange air/carburant de moteur diesel (1), notamment de véhicule automobile, muni d'une boucle de circulation (8) d'un fluide caloporteur pour la régulation thermique du moteur (1), l'ensemble de préchauffage comprenant au moins un réchauffeur d'air d'admission (6) et au moins une bougie de préchauffage (2), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de commande (11) de l'ensemble de préchauffage adaptés pour activer le fonctionnement simultané de ladite bougie (2) et dudit réchauffeur d'air (6) lorsque la température du fluide caloporteur dans le moteur (1) est inférieure à un premier seuil de température (TdemO). 2. Système selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens de commande (11) de l'ensemble de préchauffage sont, en outre, adaptés pour activer le fonctionnement de ladite bougie (2) sans activer le fonctionnement dudit réchauffeur d'air (6) lorsque la température du fluide caloporteur dans le moteur (1) est comprise entre le premier seuil de température (TdemO) et un deuxième seuil de température (Tdeml) supérieur au premier seuil de température (TdemO). 3. Système selon la revendication 1 ou 2, dans lequel lesdits moyens de commande (11) de l'ensemble de préchauffage sont adaptés pour désactiver le fonctionnement dudit réchauffeur d'air (6) lorsque la température du fluide caloporteur dans le moteur (1) est supérieure à un troisième seuil de température (Tral0), ou lorsque la durée de la présente activation dudit réchauffeur d'air est supérieure à un premier seuil de durée (Xsec). 4. Système selon la revendication 3, dans lequel lesdits moyens de commande (11) sont adaptés pour désactiver le fonctionnement de ladite bougie (2) lorsque la température du fluide caloporteur dans le moteur (1) est supérieure à un quatrième seuil de température (Trall) ou lorsque la durée de la présente activation de ladite bougie (2) est supérieure à un deuxième seuil de durée (Ysec). 5. Système selon l'une des revendications précédentes, comprenant des moyens de détermination (9) de la température du fluide caloporteur. 6. Procédé de commande d'un ensemble de préchauffage d'un mélange air/carburant de moteur diesel (1) muni d'une boucle de circulation (8) d'un fluide caloporteur pour la régulation thermique du moteur (1), l'ensemble de préchauffage comprenant au moins un réchauffeur d'air d'admission (6) et au moins une bougie de préchauffage (2), caractérisé en ce que l'on commande l'ensemble de préchauffage de manière à activer le fonctionnement simultané de ladite bougie (2) et dudit réchauffeur d'air (6) lorsque la température du fluide caloporteur dans le moteur (1) est inférieure à un premier seuil de température (TdemO). 7. Procédé selon la revendication 7, dans lequel on commande l'ensemble de préchauffage de manière à activer le fonctionnement de ladite bougie (2) sans activer le fonctionnement dudit réchauffeur d'air (6) lorsque la température du fluide caloporteur dans le moteur (1) est comprise entre le premier seuil de température (TdemO) et un deuxième seuil de température (Tdeml) supérieur au premier seuil de température (TdemO). 8. Procédé selon la revendication 6 ou 7, dans lequel on commande l'ensemble de préchauffage de manière à désactiver le fonctionnement dudit réchauffeur d'air (6) lorsque la température du fluide caloporteur dans le moteur (1) est supérieure à un troisième seuil de température (Tral0) ou lorsque la durée de la présente activation dudit réchauffeur d'air (6) est supérieure à un premier seuil de durée (Xsec). 9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel on commande l'ensemble de préchauffage de manière à désactiver le fonctionnement de ladite bougie (2) lorsque la température du fluide caloporteur dans le moteur (1) est supérieure à un quatrième seuil de température (Trall) ou lorsque la durée de la présente activation de ladite bougie (2) est supérieure à un deuxième seuil de durée (Ysec).