Brevet FR2918124A1 — publié le 20090102

La présente invention concerne un procédé d'aération d'une conduite d'injection de carburant d'un moteur à combustion interne à injection directe dans lequel une opération d'aération est effectuée et un contrôleur de moteur pour commander l'ouverture et la fermeture d'au moins une soupape d'injection d'un moteur à combustion interne à injection directe. Afin de pouvoir démarrer un moteur à combustion interne rapidement et sans problème, une conduite d'injection de carburant, qui amène du carburant aux cylindres du moteur à combustion interne, doit être exempte d'air. Ceci peut être problématique surtout quand le moteur est mis en service pour la première fois ou quand des travaux d'entretien ou de réparation ont été effectués sur le circuit d'alimentation en carburant du moteur, au cours desquels de l'air a pu pénétrer dans la conduite d'injection de carburant. Sur les moteurs à étincelles de construction plus ancienne, une aération de la conduite d'injection de carburant était facilement réalisable en ce qu'une pompe disposée entre l'injection de carburant et un réservoir était exploitée avec un débit supérieur par rapport à la consommation de carburant du moteur, et en permettant ainsi au carburant excédentaire de revenir de la conduite d'injection de carburant dans le réservoir. L'air contenu dans la conduite d'injection de carburant était également transporté dans le réservoir en même temps que le carburant excédentaire de sorte que la conduite d'injection de carburant était rapidement complètement remplie de carburant. Dans un tel circuit de carburant à retour, le reflux de carburant provenant de la conduite d'injection de carburant, chauffée dû à sa proximité au moteur, dans le réservoir entraîne un réchauffement du contenu du réservoir et donc l'apparition de vapeurs de carburant. Cependant, étant donné que ces vapeurs sont dangereuses pour la santé, elles ne doivent pas atteindre l'environnement. De ce fait, ce type de circuit de carburant est désavantageux par rapport à un circuit de carburant sans retour. Dans un circuit de carburant sans retour, de construction plus récente, le carburant excédentaire provenant de la conduite d'injection de carburant n'est pas ramené dans le réservoir mais directement à un côté basse pression de la pompe à carburant. Ainsi, le carburant réchauffé est directement alimenté de nouveau dans la conduite d'injection de carburant et n'entraîne aucun réchauffement du réservoir. Toutefois, de l'air contenu dans la conduite d'injection de carburant ne peut plus s'échapper facilement puisque lui aussi est capté par la pompe à carburant et refoulé dans la conduite d'injection de carburant. Des moteurs à combustion interne nouvellement fabriqués doivent à un moment donné être contrôlés quant à leur capacité de fonctionnement et doivent être mis en service. Cependant, après l'installation des moteurs sur des véhicules automobiles, la pompe à carburant, éventuellement plusieurs filtres de carburant, la conduite à l'intérieur du réservoir de carburant, la conduite de carburant jusqu'au rail d'alimentation en carburant ainsi que les soupapes d'injection sont encore vides. Dans ce cas, dans un bref délai et en un seul et même lieu, il convient de procéder à une aération des circuits de carburant d'une pluralité de moteurs. Si le démarrage du moteur ne réussit pas dans un temps de quelques secondes, un véhicule neuf doit être enlevé de la chaîne afin d'éviter des perturbations de la production. D'après le document DE 10 2004 024 518 Al, on connaît un procédé pour le démarrage, de préférence le démarrage initial, d'un moteur à combustion interne à injection à tubulure d'aspiration, dans lequel une opération d'aération est effectuée en ce qu'à la mise en service de l'allumage, la pompe à carburant et au moins une soupape d'injection sont activées éventuellement en séquence en vue de l'aération, et au moins une soupape d'injection est commandée pendant l'opération de démarrage du moteur de façon à obtenir avec un système d'injection aéré, un mélange riche, sûrement inflammable. D'après le document DE 10 342 116 B4, on connaît également un procédé pour aérer une conduite d'injection de carburant d'un moteur à combustion interne à injection directe, dans lequel une opération d'aération est effectuée, en ce que pendant au moins un cycle de travail du moteur à combustion interne, une soupape d'injection disposée entre la conduite d'injection de carburant et un cylindre du moteur à combustion interne est maintenue ouverte plus longtemps que nécessaire à l'alimentation du cylindre en carburant provenant de la conduite d'injection de carburant lorsque celle-ci est remplie de carburant, la soupape d'injection étant maintenue ouverte sur une plage d'angle de vilebrequin d'au moins 180 . L'inconvénient de ce procédé est qu'un démarreur est actionné 15 dès le départ et qu'un démarrage haute pression est tenté, ce qui limite les temps d'ouverture des injecteurs. La présente invention est basée sur l'objet de prévoir un procédé amélioré pour aérer une conduite d'injection de carburant d'un moteur à combustion interne à injection directe, l'aération étant effectuée 20 pendant un temps plus court. L'objet est atteint par un procédé du type précité en ce qu'au moins une soupape d'injection disposée entre la conduite d'injection de carburant et un cylindre du moteur à combustion interne est maintenue ouverte plus longtemps que ce qui est nécessaire à 25 l'alimentation du cylindre en carburant provenant de la conduite d'injection de carburant lorsque celle-ci est remplie de carburant, dans lequel il existe une basse pression dans la conduite d'injection de carburant au moins en partie pendant l'opération d'aération et un contrôleur de moteur aménagé pour exécuter le procédé. Selon l'invention, il existe une basse pression dans la conduite d'injection de carburant, au moins partiellement, pendant l'opération d'aération. Le fonctionnement à basse pression permet d'obtenir des temps d'ouverture nettement plus longs pour les injecteurs, ce qui aboutit à une aération efficace du circuit. Dans une configuration avantageuse de l'invention, pendant qu'une pompe à carburant électrique tourne, mais un démarreur n'est pas actionné, au moins une soupape d'injection est ouverte en permanence pendant un temps prédéterminé. Un démarreur est Io seulement mis en circuit après écoulement d'un temps prédéterminé et le pilotage de la soupape d'injection est commuté sur un fonctionnement normal de démarrage à basse pression ce qui permet également d'obtenir des temps d'ouverture plus longs pour les injecteurs. 15 D'autres avantages et configurations de l'invention résultent de la description suivante et des dessins annexés. Il s'entend que les particularités mentionnées précédemment et celles qui seront expliquées ultérieurement sont utilisables non seulement dans la combinaison respectivement indiquée mais aussi 20 dans d'autres combinaisons ou de façon autonome sans quitter le cadre de la présente invention. L'invention est représentée schématiquement à l'aide de plusieurs modes de réalisation exemplaires sur les dessins et sera décrite en détail par la suite en se référant aux dessins. 25 La figure 1 montre un schéma fonctionnel d'une alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne sur laquelle le procédé selon l'invention est exécuté ; la figure 2 montre une représentation graphique qui correspond à un premier mode de réalisation du procédé selon l'invention ; la figure 3 montre une représentation graphique qui correspond à un deuxième mode de réalisation du procédé selon l'invention ; la figure 4 montre une représentation graphique qui correspond à un troisième mode de réalisation du procédé selon l'invention. La figure 1 représente un schéma fonctionnel d'une alimentation en carburant sans retour d'un moteur à combustion interne, sur laquelle le procédé selon l'invention est exécuté. Un certain nombre de soupapes d'injection 1 est raccordé à un rail d'alimentation en carburant 2. Les soupapes d'injection 1 servent à injecter directement, Io sous le contrôle d'un contrôleur de moteur 3, une quantité de carburant suffisante dans les cylindres d'un moteur à combustion interne (non représenté). La figure 1 montre quatre soupapes d'injection 1 pour un moteur avec quatre cylindres, mais il est évident qu'un autre nombre quelconque de cylindres est également possible. 15 Une pompe à carburant électrique 12 à proximité d'un réservoir 7 débite à travers une conduite d'amenée 6 du carburant provenant du réservoir 7 dans une conduite d'injection de carburant 4 adjacente. En cours de fonctionnement normal, la conduite d'injection de carburant 4 est alimentée par une pompe à carburant haute pression 5 20 qui force le carburant dans la conduite d'injection 4. En cours de fonctionnement normal, il règne par conséquent une haute pression dans la conduite d'injection de carburant 4. Une conduite de trop-plein 8 s'étend de la conduite d'injection 4 par l'intermédiaire d'un étranglement ou d'une soupape de limitation de pression 9 jusqu'à un 25 endroit 8 du côté basse pression de la pompe 5, où elle rencontre la conduite d'amenée 6. La pompe à carburant haute pression 5 est couplée mécaniquement au moteur 10, dans le cas considéré ici, à un arbre à cames (non montré) qui commande aussi l'ouverture et la fermeture des 30 soupapes d'entrée et de sortie de chaque cylindre, et qui pompe par conséquent en cours de fonctionnement normal chaque fois que le moteur se déplace également. Sur la conduite d'injection de carburant 4, un capteur de pression 11 est disposé qui fournit des valeurs mesurées de la pression p dans la conduite d'injection 4 au contrôleur 3. Le contrôleur 3 reçoit en outre la vitesse de rotation n du moteur. En cours de fonctionnement normal du moteur, à l'aide des valeurs mesures d'angle, fournies par un encodeur, d'un vilebrequin et d'une demande de puissance externe, le contrôleur fixe les instants to auxquels les soupapes d'injection 1 sont ouvertes ou fermées pour répartir du carburant aux cylindres individuels. Les durées pendant lesquelles les soupapes d'injection 1 sont ouvertes ne représentent qu'un faible pourcentage d'un cycle de fonctionnement du moteur à combustion interne. De ce fait, lors d'une première mise en service d'un 15 moteur, une pluralité de cycles de fonctionnement serait nécessaire pour chasser l'air d'abord présent dans la conduite d'injection de carburant 4 et dans la conduite d'amenée 6 et pour le remplacer par du carburant. Cette opération peut parfois prendre beaucoup de temps (30 s à 1 minute). A l'aide d'une commande amenée de façon externe, il 20 est par conséquent possible de mettre le contrôleur 3 dans un mode de fonctionnement d'aération spécial, dans lequel les durées ou les intervalles de vilebrequin pendant lesquels les soupapes d'injection 1 sont maintenues ouvertes, sont prolongés en comparaison avec le mode de fonctionnement normal. Il est même possible de maintenir les 25 soupapes d'injection 1 ouvertes pendant plusieurs cycles de fonctionnement. Lorsque plusieurs soupapes d'injection 1 sont prévues, il est possible de prévoir un pilotage sélectif et/ou séquentiel des soupapes d'injection. La figure 2 montre une représentation graphique qui correspond à 30 un premier mode de fonctionnement d'aération du procédé selon l'invention. Ici, la pression p dans la conduite d'injection de carburant 4, une vitesse de rotation de moteur n et un signal de soupape d'injection I sont montrés au cours du temps t. Dans une première étape du premier mode de fonctionnement d'aération, la pompe à carburant électrique tourne alors que l'allumage 12 est mis en service mais un démarreur du moteur n'est pas actionné. Dans cette première étape, pendant que la pompe à carburant électrique 12 tourne, au moins une soupape d'injection 1 est ouverte en permanence pendant un temps applicable t-aération (At), l'air étant alors forcé hors de la conduite d'injection de carburant 4 et de la conduite d'amenée 6. Dans une deuxième étape, après écoulement du temps t-aération (At), le démarreur est mis en circuit et le pilotage des soupapes d'injection 1 est commuté sur un fonctionnement normal de démarrage à basse pression, dans lequel on atteint également des temps d'ouverture plus longs pour les soupapes d'injection 1. Dans le premier mode de fonctionnement d'aération, un démarrage à basse pression avec un fonctionnement de moteur consécutif est par conséquent également exécuté à basse pression. Dans la conduite d'injection de carburant 4 et la conduite d'amenée 6, il règne une basse pression pendant que la pompe à carburant électrique 12 tourne, c'est-à-dire que la pression p est inférieure à celle en cours de fonctionnement normal à haute pression. Il règne également une basse pression pendant la période de temps peu après que le démarreur a été mis en circuit. Ensuite, un fonctionnement normal à haute pression a lieu parce que la pression p est augmentée par la pompe à carburant haute pression 5. Le temps t-aération (At), pendant lequel au moins une soupape d'injection 1 est ouverte en permanence, peut être déterminé de façon expérimentale et stocké dans le contrôleur 3. Le temps est déterminé de telle sorte que le carburant atteint le rail d'alimentation en carburant 2 mais ne sort pas encore des injecteurs 1. Le temps t-aération (At) peut durer pendant plusieurs cycles de fonctionnement. Ensuite on commute sur le fonctionnement normal et le moteur est démarré. La figure 3 montre une représentation graphique qui correspond à un deuxième mode de fonctionnement d'aération du procédé selon l'invention. La pression p dans la conduite d'injection de carburant 4, une vitesse de rotation de moteur n et un signal de soupape d'injection I sont de nouveau montrés au cours du temps t. Dans le deuxième mode de fonctionnement d'aération, lorsque l'allumage est mis en service, la pompe à carburant électrique 12 est to pilotée. Une pression préliminaire de chasse de pompe s'établit alors dans tout le système et peut également être mesurée au niveau du capteur de pression 11 de la conduite d'injection de carburant 4. La pompe à carburant électrique 12 est alors mise hors service et au moins une soupape d'injection 1 est ouverte pendant un temps défini t2, la 15 pression p étant résorbée dans tout le système, ce qui ressort de la figure. La pression p est résorbée par l'échappement de l'air à travers ladite au moins une soupape d'injection 1. La pression p dans la conduite d'injection de carburant 4 et la conduite d'amenée 6 est détectée par le capteur de pression 11 et l'ouverture de ladite au moins 20 une soupape d'injection peut alors être terminée lorsqu'on passe sous un seuil de pression défini. La pompe à carburant électrique 12 est ensuite remise en service, la pression préliminaire de chasse de pompe se rétablissant dans le système, et la limite entre carburant et air se déplaçant en direction du moteur. Cette opération peut être répétée 25 automatiquement pendant un temps t-aération (At) jusqu'à ce que suffisamment d'air se soit échappé du système. Le nombre des cycles et le seuil de pression pour la fermeture des soupapes peuvent être déterminés par expérimentation ou calcul et stockés dans le contrôleur 3. Ensuite, on commute de nouveau sur le fonctionnement normal et le 30 moteur est démarré. La figure 4 montre une représentation graphique qui correspond à un troisième mode de fonctionnement d'aération du procédé selon l'invention. La pression p dans la conduite d'injection de carburant 4, une vitesse de rotation du moteur n et un signal de soupape d'injection I sont de nouveau montrés au cours du temps t. Dans ce mode de réalisation, lorsque l'allumage est mis en service, la pompe à carburant électrique 12 tourne et le démarreur est actionné. Au moins une soupape d'injection 1, de préférence autant de soupapes d'injection 1 que possibles, est dans cette première étape, lo pendant que la pompe à carburant électrique 12 tourne, ouverte en permanence pendant un temps t-aération (At), l'air étant forcé hors de la conduite d'injection de carburant 4 et de la conduite d'amenée 6. Le temps t-aération (At) se termine quand un seuil de vitesse de rotation prédéterminé est atteint. Il est possible de déterminer par 15 expérimentation un seuil de vitesse de rotation qui indique un allumage réussi du mélange air/carburant. Le seuil de vitesse de rotation peut être stocké dans le contrôleur qui exécute ce mode de fonctionnement. A l'issue du temps t-aération (At), on commute immédiatement sur le fonctionnement normal des injecteurs. 20 Tous les modes de réalisation ont en commun le fait qu'essentiellement un démarrage à basse pression avec un fonctionnement de moteur consécutif également à basse pression est exécuté. Des temps d'ouverture nettement plus longs sont ainsi obtenus pour les soupapes d'injection 1. La commutation sur le fonctionnement 25 à haute pression s'effectue après un temps applicable ou après qu'une consommation de carburant ou un seuil de vitesse de rotation prédéterminé a été atteint(e), de sorte que des bulles d'air possibles dans la pompe haute pression 5 pas encore complètement aérée passent aussi vite que possible sans fortes perturbations du 30 fonctionnement. io De plus, pendant un temps défini après le démarrage initial, il est possible de fonctionner avec un mélange plus riche afin d'obtenir une augmentation des temps d'injection. Pour une augmentation supplémentaire des temps d'injection, pendant un temps défini après le démarrage initial, il est possible en variante ou en plus de fonctionner avec une détérioration du rendement de la combustion. La description précédente des modes de réalisation selon la présente invention sert à des fins d'illustration seulement et non pas à des fins de limitation de l'invention. En particulier, en ce qui concerne ~o certains modes de réalisation préférés, l'homme du métier en retient que différents changements et modifications en forme et détails peuvent être apportés sans s'éloigner de l'esprit et du domaine de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé d'aération, en particulier lors du démarrage initial, d'une conduite d'injection de carburant (4) d'un moteur à combustion interne à injection directe, dans lequel une opération d'aération est effectuée caractérisée en ce qu'au moins une soupape d'injection (1) disposée entre la conduite d'injection de carburant (4) et un cylindre du moteur à combustion interne est maintenue ouverte plus longtemps que ce qui est nécessaire à l'alimentation du cylindre en carburant to provenant de la conduite d'injection de carburant (4) lorsque celle-ci est remplie de carburant, dans lequel il existe une basse pression dans la conduite d'injection de carburant (4) au moins en partie pendant l'opération d'aération. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que 15 ladite au moins une soupape d'injection (1), pendant qu'une pompe à carburant électrique (12) tourne, mais un démarreur n'est pas actionné, est ouverte en permanence pendant un temps prédéterminé (At), une basse pression régnant également en cas de mise en circuit consécutive du démarreur. 20 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le démarreur est seulement mis en circuit à l'issue d'un temps prédéterminé (At) et le pilotage de ladite au moins une soupape d'injection (1) est commuté sur un fonctionnement normal de démarrage à basse pression. 25 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans une première étape, lors de l'allumage du moteur à combustion interne, une pompe à carburant électrique (12) est pilotée, dans lequel la pression préliminaire de chasse de pompe s'établit dans la conduite d'injection de carburant, après quoi la pompe à carburant électrique 30 (12) est mise hors service et ladite au moins une soupape d'injection (1) 11est ouverte pendant un temps défini (t2) pendant lequel la pression (p) est résorbée dans la conduite d'injection de carburant (4). 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que dans une deuxième étape, ladite au moins une soupape d'injection (1) est 5 fermée, lorsque l'on passe sous un seuil de pression prédéterminé, après quoi la pompe à carburant électrique (12) est remise en service. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les première et deuxième étapes sont répétées automatiquement jusqu'à ce que suffisamment d'air se soit échappé du système, après quoi on 10 commute sur le fonctionnement normal et le moteur est démarré. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'en cas d'actionnement d'un démarreur, ladite au moins une soupape d'injection (1) est ouverte en permanence par un contrôleur (3) jusqu'à un dépassement d'un seuil de vitesse de rotation indiquant un allumage 15 réussi d'un mélange air/carburant, après quoi une commutation immédiate a lieu sur un fonctionnement normal de soupape d'injection. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que pendant un temps défini après le démarrage initial, on fonctionne avec un mélange plus riche afin 20 d'obtenir une augmentation des temps d'injection. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que plusieurs soupapes d'injection (1) sont prévues, dans lequel un pilotage sélectif et/ou séquentiel des soupapes d'injection (1) est prévu. 25 10. Contrôleur de moteur pour commander l'ouverture et la fermeture d'au moins une soupape d'injection (1) d'un moteur à combustion interne à injection directe, caractérisé en ce que qu'il est aménagé pour exécuter le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes. 30