Brevet FR2922600A1 — publié le 20090424

Procédé de démarrage à froid d'un moteur à combustion interne L'invention concerne un procédé de démarrage à froid d'un moteur à combustion interne pour véhicule automobile. De façon générale, l'invention vise à réduire les émissions polluantes à la source, des moteurs à essence. La qualité du carburant utilisé pour les véhicules est très variable, notamment en fonction de la zone géographique où circule le véhicule. Une propriété physique du carburant particulièrement variable est sa capacité à se vaporiser. Cette capacité est bien connue dans la littérature anglo-saxonne sous l'acronyme PVR pour Pression Vapeur Raid. Cet acronyme 1 o sera utilisé dans la suite de la description de l'invention. Pour les carburants se vaporisant bien, on parle de carburant HPVR (Haut PVR) et pour les carburants se vaporisant mal, on parle de carburant BPVR (Bas PVR). Pour pouvoir démarrer correctement, un moteur à essence a besoin d'avoir un mélange d'air et d'essence proche d'un mélange 15 stoechiométrique. Cela suppose que la quantité de carburant sous forme gazeuse soit bien maîtrisée. Or, selon la PVR du carburant, la quantité de carburant sous forme gazeuse participant à la combustion au démarrage à froid et à la mise en action du moteur varie énormément pour une même quantité de carburant injectée. 20 Afin de garantir une quantité de carburant sous forme gazeuse suffisante pour réaliser de bonnes combustions au démarrage et à la mise en action du moteur, les calibrations sont réalisés avec un carburant représentatif d'un carburant de type BPVR. Ensuite, des vérifications sont réalisées pour s'assurer que lorsque l'on utilise un carburant HPVR, les 25 quantités injectées ne sont pas trop grandes et ne risquent pas d'empêcher la combustion par un excès d'essence sous forme vapeur. Le mélange ne serait alors pas inflammable. Le réglage est donc unique quel que soit le carburant. En conséquence, lorsque l'on utilise un carburant HPVR, la quantité de 30 carburant sous forme vapeur est en excès lors du démarrage et la mise en action du moteur. Cet excès ne participe pas à la combustion et se retrouve à l'échappement du moteur sous formes d'hydrocarbures imbrûlés (HC). Ceci a un impact direct sur les émissions polluantes du moteur. Lorsque le véhicule est équipé d'un catalyseur, celui-ci n'est pas amorcé à froid et les hydrocarbures imbrûlés s'échappent dans l'atmosphère. Lors de démarrage pas grand froid, lorsque la température ambiante est en dessous de -15°C, l'excès de carburant sous forme vapeur 5 crée également des fumées noires à l'échappement. On a tenté de résoudre ce problème en adaptant la quantité de carburant injectée dans un cylindre du moteur lors des phases de démarrage en fonction de la capacité du carburant à se vaporiser. La mesure directe de cette capacité étant difficile à réaliser à bord du véhicule, la capacité du 1 o carburant à se vaporiser a été estimée en fonction d'une chute de régime du moteur lors d'une réduction de quantité de carburant injecté intervenant après le démarrage du moteur. La réduction de la quantité de carburant injecté étant calibrée, la chute du régime moteur donne une information représentative de la capacité du carburant à se vaporiser. On peut calibrer 15 cette chute en fonction de différents types de carburants ayant différentes capacités à ce vaporiser. Une autre méthode consiste à mesurer le temps nécessaire au démarreur pour lancer le moteur. Cette durée peut être calibrée en fonction de différents types de carburants. 20 Ces deux méthodes améliorent l'adaptation de la quantité de carburant injecté dans le moteur lors d'une opération de démarrage intervenant après l'estimation de la capacité du carburant à se vaporiser. Ce type de méthode, enregistrant la qualité d'un carburant fonctionne relativement bien lors de démarrages à froid successifs. En 25 revanche ce type de méthode est mis en défaut après un remplissage du réservoir suivi d'un démarrage du moteur dont la température d'eau est supérieure à 60°C. Cette situation est courante lorsque le véhicule dont le moteur est chaud s'arrête pour remplir son réservoir puis repart aussitôt. Ce type de méthode n'est pas capable d'évaluer la qualité du 30 carburant utilisée pour remplir le réservoir. Cette incapacité à estimer le type de carburant dans le réservoir en démarrage moteur chaud associé à un remplissage du réservoir entraîne un risque important de fonctionnement dégradé pendant les démarrages qui suivent un remplissage de réservoir. L'invention vise à palier ce problème en proposant d'estimer la 35 capacité à se vaporiser du carburant présent dans le réservoir. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de démarrage d'un moteur à combustion interne d'un véhicule comprenant un réservoir de carburant pour le moteur, des moyens pour mesurer une quantité de carburant dans le réservoir et des moyens pour adapter, lors d'un démarrage du moteur, une quantité de carburant injectée dans un cylindre du moteur en fonction d'une capacité à se vaporiser du carburant, caractérisé en ce qu'après un remplissage du réservoir en carburant, on estime une capacité à se vaporiser du carburant présent dans le réservoir en fonction d'une 1 o capacité à se vaporiser du carburant avant remplissage et d'une capacité à se vaporiser d'un carburant de référence et en que la capacité à se vaporiser du carburant présent dans le réservoir est utilisée pour un démarrage du moteur postérieur au remplissage du réservoir. Après un remplissage du réservoir en carburant, la capacité à se 15 vaporiser du carburant présent dans le réservoir peut être fonction des quantités de carburant présentes dans le réservoir avant et après remplissage. La capacité à se vaporiser du carburant présent dans le réservoir peut être égale au barycentre de la capacité à se vaporiser du carburant 20 avant remplissage, affectée d'un poids égal à la quantité de carburant présent dans le réservoir avant remplissage et de la capacité à se vaporiser d'un carburant de référence affectée d'un poids égal la quantité de carburant ajoutée lors du remplissage. D'autres paramètres peuvent être pris en compte pour l'estimation 25 de la capacité à se vaporiser du carburant présent dans le réservoir. Cette capacité à se vaporiser peut être fonction d'une température mesurée du moteur. Cette température est par exemple la température d'un fluide de refroidissement du moteur. Une telle température est couramment mesurée dans un moteur pour des raisons de sécurité du moteur. II n'est donc pas 30 nécessaire de prévoir un capteur de température supplémentaire pour l'estimation de la capacité à se vaporiser du carburant présent dans le réservoir. On peut par exemple augmenter la valeur de l'estimation de la capacité à se vaporiser du carburant présent dans le réservoir lorsque la valeur de la température mesurée du moteur baisse et abaisser la valeur de 35 l'estimation de la capacité à se vaporiser du carburant présent dans le réservoir lorsque la valeur de la température mesurée du moteur augmente. En effet, par grand froid, un risque de non-démarrage du moteur existe et pour pallier ce risque, on agumente la valeur de l'estimation de la capacité à se vaporiser du carburant présent dans le réservoir, ce qui tend à injecter plus de carburant dans les cylindres du moteur au démarrage. En revanche, lorsque la température augmente, ce risque diminue et on peut abaisser la valeur de l'estimation de la capacité à se vaporiser du carburant présent dans le réservoir. Avantageusement, tant que le carburant situé entre le réservoir et le moteur n'a pas été entièrement consommé par le moteur, on utilise pour un démarrage postérieur au remplissage du réservoir la capacité à se vaporiser du carburant avant remplissage. Avantageusement, la capacité à se vaporiser du carburant présent dans le réservoir est utilisée pour un démarrage du moteur postérieur au remplissage du réservoir jusqu'à ce qu'une nouvelle capacité à se vaporiser du carburant puisse être mesurée. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple, description illustrée par le dessin joint dans lequel : la figure 1 représente sous forme d'un bloc diagramme, différentes étapes d'un procédé conforme à l'invention. La figure 1 illustre un procédé permettant d'estimer une capacité d'un carburant à se vaporiser. Cette capacité est utilisée pour définir la quantité de carburant à injecter lors d'un démarrage d'un moteur à combustion interne équipant un véhicule automobile. Le carburant est contenu dans un réservoir du véhicule. Une jauge permet de mesurer une quantité 10 de carburant présente dans le réservoir. Le remplissage du réservoir se fait moteur arrêté. Au cadre 11, on détermine si le réservoir a été rempli après redémarrage du moteur. Cette détermination peut se faire en comparant deux mesures de quantité de carburant effectuées par la jauge, l'une avant arrêt du moteur et l'autre après redémarrage du moteur. On peut disposer d'une information binaire 12 définissant si oui ou non le réservoir a été rempli ainsi que d'une information quantitative 13 sur un rapport entre la quantité de carburant présente dans le réservoir après remplissage et la quantité de carburant présente avant le remplissage. Le rapport 13 est utilisé au cadre 14 pour déterminer une capacité à se vaporiser 15 du carburant présent dans le réservoir après remplissage. II est difficile de connaître la capacité à se vaporiser du carburant que l'on a ajouté dans le réservoir. On peut définir un carburant de référence, par exemple un carburant BPVR, et utiliser sa valeur 16 de capacité à se vaporiser pour définir la capacité à se vaporiser 15. Cette capacité peut être définie en testant plusieurs quantités de carburant ajoutées lors du remplissage du réservoir afin de définir la meilleure valeur possible de capacité à se vaporiser 15. En d'autres termes, on définit une cartographie de la capacité à se vaporiser la plus probable en fonction des quantités de carburant présentes dans le réservoir avant et après remplissage du réservoir. La capacité à se vaporiser 15 peut également être définie comme le barycentre d'une capacité à se vaporiser 17 du carburant définie avant remplissage et affectée d'un poids égal à une quantité de carburant présent dans le réservoir avant remplissage et de la capacité à se vaporiser 16 d'un carburant de référence affectée d'un poids égal la quantité de carburant ajoutée lors du remplissage. Ce calcul barycentrique, représenté au cadre 14, est simple à mettre en oeuvre à partir de mesures déjà faites à bord du véhicule. Les quantités de carburant sont mesurées par la jauge à carburant et la capacité à se vaporiser 17 est par exemple définie à l'aide d'une chute du régime moteur observée ou du temps nécessaire à un démarreur du véhicule pour lancer le moteur lors d'un démarrage antérieur réalisé avec le carburant présent dans le réservoir avant remplissage du réservoir. La capacité à se vaporiser 17 est mémorisée dans une mémoire non volatile et sera utilisée tant qu'une nouvelle capacité à se vaporiser n'est pas définie pour le carburant présent dans le réservoir après remplissage. De plus, on peut utiliser la capacité à se vaporiser 15 comme variable intermédiaire que l'on adapte à l'aide d'une fonction sécuritaire définie au cadre 18. Cette fonction tient compte d'une température 19 mesurée dans le moteur. On choisit par exemple la température d'un fluide de refroidissement du moteur. Cette température est couramment mesurée dans la plupart des moteurs à combustion interne. II n'est donc pas nécessaire d'ajouter un capteur supplémentaire pour réaliser cette mesure de température pour les besoins de la fonction sécuritaire. La fonction sécuritaire délivre une estimation 20. Cette estimation 20 est une estimation de la capacité à se vaporiser du carburant la plus sécuritaire à utiliser sur le démarrage qui suit un remplissage réservoir, elle correspond à un choix entre les estimations de la capacité à se vaporiser du carburant plausible que l'on peut avoir dans le réservoir de la capacité à se vaporiser du carburant après remplissage du réservoir. La fonction sécuritaire 18 peut être définie en testant le démarrage 1 o du moteur à différentes température 19 mesurée dans le moteur. Par exemple, à des températures 19 très basses, de l'ordre de -30°C, une estimation trop haute de la capacité à se vaporiser du carburant présent dans le réservoir après remplissage du réservoir risque d'entraîner le non-démarrage du moteur. A ces basses température, la fonction sécuritaire 18 15 sera calibrée pour abaisser l'estimation de la capacité à se vaporiser du carburant présent dans le réservoir vers une capacité à se vaporiser représentative d'un carburant BPVR afin d'être certain de réaliser le démarrage. En revanche, lorsque la température 19 est plus élevée, par 20 exemple de l'ordre de +20°C, le risque de non-démarrage est moindre qu'aux basses températures. On peut donc calibrer la fonction sécuritaire 18 pour augmenter l'estimation de la capacité à se vaporiser du carburant présent dans le réservoir vers une capacité à se vaporiser représentative d'un carburant HPVR afin de limiter l'émission de polluants à l'échappement 25 du moteur. II est possible de lier la fonction sécuritaire 18 et la fonction barycentrique 14 afin de limiter la correction appliquée par la fonction sécuritaire 18 en fonction de la quantité de carburant ajoutée lors remplissage du réservoir. 30 L'estimation 20 est utilisée pour les prochains démarrages du véhicule tant que le carburant situé entre le réservoir et le moteur n'a pas été entièrement consommé par le moteur. Cette condition est symbolisée sur la figure 1 par un interrupteur 21 qui permet de choisir entre l'estimation 20 et la capacité à se vaporiser 17 du carburant en fonctionnement normal 35 précédemment mémorisée. Le choix réalisé par l'interrupteur 21 est symbolisé au cadre 22. Ce choix est fonction de l'information 12 définissant si le réservoir a été rempli, d'une information 23 sur la consommation en carburant du moteur, de la température 19 du fluide de refroidissement du moteur et d'une position d'une clé de contact du moteur. L'information 23 permet de définir quand le carburant situé entre le réservoir et le moteur a été entièrement consommé par le moteur. REVENDICATIONS 1. Procédé de démarrage d'un moteur à combustion interne d'un véhicule comprenant un réservoir de carburant pour le moteur, des moyens pour mesurer une quantité (10) de carburant dans le réservoir et des moyens pour adapter, lors d'un démarrage du moteur, une quantité de carburant injectée dans un cylindre du moteur en fonction d'une capacité à se vaporiser (17) du carburant, caractérisé en ce qu'après un remplissage du réservoir en carburant, on estime une capacité à se vaporiser (20) du carburant présent dans le réservoir en fonction d'une capacité à se vaporiser (17) du carburant avant remplissage et d'une capacité à se vaporiser (16) d'un carburant de 1 o référence et en que la capacité à se vaporiser (20) du carburant présent dans le réservoir est utilisée pour un démarrage du moteur postérieur au remplissage du réservoir. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'après un 15 remplissage du réservoir en carburant, la capacité à se vaporiser (20) du carburant présent dans le réservoir est fonction des quantités (10) de carburant présentes dans le réservoir avant et après remplissage. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la 20 capacité à se vaporiser (20) du carburant présent dans le réservoir est égale au barycentre de la capacité à se vaporiser (17) du carburant avant remplissage, affectée d'un poids égal à la quantité de carburant présent dans le réservoir avant remplissage et de la capacité à se vaporiser (16) d'un carburant de référence affectée d'un poids égal la quantité de carburant 25 ajoutée lors du remplissage. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la capacité à se vaporiser (20) du carburant présent dans le réservoir est fonction d'une température (19) mesurée dans le 30 moteur. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la température (19) mesurée est celle d'un fluide de refroidissement du moteur. 6. Procédé selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce qu'on augmente la valeur de l'estimation de la capacité à se vaporiser (20) du carburant présent dans le réservoir lorsque la valeur de la température (19) baisse. 7. Procédé selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'on abaisse la valeur de l'estimation de la capacité à se vaporiser (20) du carburant présent dans le réservoir lorsque la valeur de la température (19) augmente. 10 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que tant que le carburant situé entre le réservoir et le moteur n'a pas été entièrement consommé par le moteur, on utilise pour un démarrage postérieur au remplissage du réservoir la capacité à se vaporiser 15 (17) du carburant avant remplissage. 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la capacité à se vaporiser (20) du carburant présent dans le réservoir est utilisée pour un démarrage du moteur postérieur au 20 remplissage du réservoir jusqu'à ce qu'une nouvelle capacité à se vaporiser (17) du carburant puisse être mesurée.5