Brevet FR2929658A3 — publié le 20091009

FR 2929658 A3 20091009 FR 0852272 A 20080404 15 MOTEUR A COMBUSTION ET PROCEDE DE DEMARRAGE D'UN TEL MOTEUR La présente invention concerne, de façon générale, le domaine du démarrage des moteurs à combustion et en particulier leur démarrage à froid par basse température. Plus particulièrement, l'invention concerne un moteur à combustion interne comportant : - un collecteur d'admission de comburant ; au moins un injecteur adapté à injecter du carburant dans ledit collecteur d'admission ; et - au moins une chambre de combustion reliée au dit collecteur d'admission de manière à y conduire le comburant et le carburant injecté ; - au moins un démarreur dudit moteur. La température est un facteur qui influence la durée de démarrage d'un moteur. A basse température, on constate parfois que certains moteurs ont des difficultés de démarrage par temps froid. 20 Dans ce contexte, la présente invention a pour but de proposer un moteur ayant une durée de démarrage à froid améliorée et/ou un taux de défaut de démarrage à froid réduit. A cette fin, le moteur de l'invention, par ailleurs 25 conforme à la définition générique qu'en donne le préambule défini précédemment, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comporte en outre une pompe à vide adaptée à générer sélectivement une dépression dans le collecteur d'admission et des moyens de commande 30 adaptés à commander le fonctionnement de ladite pompe à vide. Le fait de générer une dépression dans l'environnement de l'injecteur permet de réduire la taille moyenne des gouttes de carburant injecté ce qui améliore la vaporisation du carburant et donc l'homogénéité et l'inflammabilité du mélange carburant/comburant. Le moteur de l'invention est adapté à générer à l'aide de la pompe à vide une dépression, en particulier, avant de réaliser la première injection de carburant. Ainsi lors du démarrage à froid du moteur le risque de défauts de combustion. L'invention est particulièrement utile lorsque le carburant est peu volatile comme c'est le cas des carburants riches en éthanol et/ou lorsque la température du moteur est faible, en l'occurrence inférieure à 0°C. Préférentiellement, on fait en sorte que le moteur comporte en outre une vanne d'admission disposée dans une section amont dudit collecteur d'admission d'air et adaptée à faire varier une section d'entrée de comburant dans ledit collecteur d'admission, ladite vanne d'admission étant disposée de manière à ce que ledit au moins un injecteur soit placé entre la vanne d'admission et ladite au moins une chambre de combustion. Une telle vanne permet de maîtriser la section de passage de comburant vers le collecteur d'admission et donc d'influencer l'évolution de la pression à l'intérieur du collecteur d'admission. En particulier, lorsque l'on souhaite créer une dépression à l'aide de la pompe à vide dans le collecteur, on commande la vanne d'admission de manière à réduire la section d'entrée de comburant ce qui permet d'accroitre l'effet de la pompe à vide à générer la dépression. Préférentiellement, on fait en sorte que le moteur comporte des moyens de commande de la vanne d'admission adaptés pour commander ladite vanne d'admission et ainsi contrôler ladite section d'entrée de carburant. On peut faire en sorte que ladite pompe à vide soit reliée au collecteur d'admission par une conduite et que le moteur comporte de préférence une vanne de contrôle de la liaison située entre ladite pompe à vide et ledit collecteur d'admission. Cette vanne de contrôle est adaptée à sélectivement autoriser et interdire la liaison entre la pompe à vide et le collecteur d'admission. Cette vanne de contrôle permet donc de commander l'arrêt de la mise en dépression du collecteur d'admission par la pompe à vide en fermant la vanne et sans forcément avoir à commander l'arrêt de la pompe. Ainsi la pompe à vide peut fonctionner sans que le collecteur d'admission soit forcément mis en dépression, ce qui permet d'utiliser la pompe à vide pour d'autres usages que celui de la mise en dépression du collecteur. Préférentiellement, on fait en sorte que le moteur comporte un calculateur adapté à commander l'injection de carburant via ledit au moins un injecteur et adapté à commander ladite vanne de contrôle de la liaison entre la pompe à vide et ledit collecteur. Le calculateur permet donc de gérer le moment d'injection de carburant et le moment de mise en dépression du collecteur. L'invention porte en outre sur un véhicule doté du 30 moteur de l'invention selon l'un quelconque des modes de réalisation du moteur précité. En particulier, l'invention porte sur un véhicule doté du moteur de l'invention et comportant un système de freinage du véhicule et des moyens d'assistance au freinage, ladite pompe à vide étant reliée aux moyens d'assistance au freinage. Ce mode de réalisation permet d'utiliser la pompe à vide pour une fonction d'assistance au freinage du véhicule et une fonction d'aide au démarrage du moteur, ce qui est particulièrement économique, notamment dans le cas d'un véhicule dont le système de freinage est déjà pourvu d'une pompe à vide. Préférentiellement, on fait en sorte que le véhicule comporte une vanne de contrôle d'assistance au freinage adaptée pour sélectivement autoriser et interdire la liaison de ladite pompe à vide et des moyens d'assistance au freinage. La liaison sélective entre la pompe à vide et les moyens d'assistance au freinage permet de faire fonctionner la pompe à vide indépendamment de son utilisation pour l'assistance au freinage. La pompe peut ainsi être utilisée pour mettre en dépression le collecteur d'admission tout en étant découplée de l'assistance au freinage. L'invention porte également sur un procédé de démarrage d'un moteur selon l'invention (que ce moteur soit ou non incorporé à un véhicule). Ce procédé de l'invention comporte les étapes de commander l'actionnement dudit démarreur, de commander l'injection de carburant via ledit au moins un injecteur et préalablement ou sensiblement simultanément à la commande d'injection de carburant, on commande ladite pompe à vide de manière à générer une dépression à l'intérieur dudit collecteur d'admission. Préférentiellement, on fait en sorte de mesurer la pression dans le collecteur d'admission et on génère la commande d'injection de carburant après que ladite pression mesurée soit passée en dessous d'un seuil de pression prédéterminé. Préférentiellement, on fait en sorte de mesurer le régime moteur et lorsque le régime moteur passe un régime seuil prédéterminé, on commande l'arrêt de ladite pompe à vide et/ou l'interruption de la liaison entre ladite pompe à vide et le collecteur d'admission. Lorsque le régime moteur passe ce régime seuil prédéterminé, on considère que l'impact de la pompe à vide sur la qualité de l'injection n'est plus prépondérant par rapport à l'effet de dépression généré par les pistons mobiles dans les chambres. A ce stade on stoppe la pompe à vide ou on coupe la liaison pompe à vide/collecteur d'admission. En l'occurrence, il est préférable de couper la liaison dans le cas où la pompe à vide est également utilisée pour assister au freinage du véhicule. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 représente un moteur selon l'invention ; la figure 2 représente l'évolution dans le temps du régime moteur et de la pression d'air dans le collecteur d'admission, des états des commandes de pompe à vide, de démarreur et d'injecteur, cette figure 2 illustrant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Comme annoncé précédemment, l'invention concerne un moteur 1 doté d'une pompe à vide 7 pour générer une dépression dans le collecteur d'admission de comburant 2 du moteur. Cette dépression est préférentiellement générée au moment du démarrage du moteur et en particulier par temps froid. Cette dépression autour des injecteurs 5 permet de réduire la taille des gouttes de carburant injecté, favorisant ainsi l'inflammabilité du mélange comburant/carburant. Le moteur de l'invention décrit à la figure 1 comprend 4 chambres de combustion 3 dans chacune desquelles coulisse un piston. Chacun des pistons est monté coulissant dans la chambre et est relié à un arbre via une bielle. Cet arbre est relié mécaniquement à un démarreur 6 destiné à entrainer l'arbre et les pistons au moment du démarrage du moteur. Les chambres sont reliées en amont avec un collecteur de comburant 2, en l'occurrence de l'air, et en aval avec un collecteur d'échappement 4 destiné à évacuer les gaz brûlés provenant des chambres de combustion 3. Une rampe d'injection dotée de plusieurs injecteurs 5 est disposée pour injecter du carburant à l'intérieur du collecteur de comburant 2. Une pompe à vide 7 est reliée via une conduite 11 avec l'intérieur du collecteur 2, de manière à y générer une dépression par pompage de gaz dans le collecteur 2. Une vanne de contrôle de liaison 12 entre la pompe 7 et le collecteur 2 est disposée sur la conduite 11. Cette vanne 11 est une électrovanne dont l'ouverture ou la fermeture est déclenchée par commande électrique. La pompe à vide est également reliée à des moyens d'assistance au freinage 16 d'un système de freinage 14. Ce système de freinage 14 ainsi que les moyens d'assistance 16 sont utilisés pour freiner un véhicule qui est en l'occurrence doté du moteur selon l'invention. Ainsi la pompe à vide est utilisée pour assister le démarrage du moteur et le freinage du véhicule doté du moteur. Une électrovanne 15 de contrôle de la liaison pompe 7 / moyens d'assistance au freinage 16 est disposée afin de choisir d'alimenter ou non les moyens d'assistance en vide d'air. Une vanne d'admission 9, en l'occurrence une vanne papillon, est disposée en amont du collecteur d'admission 2, par rapport au sens d'écoulement du comburant. Cette vanne d'admission 9 est adaptée à être pilotée électriquement pour ainsi définir une section de passage de comburant dans le collecteur d'admission 2. Lorsque l'on cherche à démarrer le moteur on ferme donc la vanne papillon et on crée une dépression dans le collecteur d'admission 2 à l'aide de la pompe à vide 7 tout en fermant la section de passage de comburant à l'aide de la vanne 9. La réduction de la section de passage de comburant permet d'augmenter la valeur de dépression et donc l'effet de la pompe à vide 7. Le moteur 1 comporte également un capteur de pression C installé de façon à mesurer la pression à l'intérieur du collecteur d'admission 2. Une unité de commande électronique est reliée aux électrovannes 12 et 15, à la vanne d'admission 9 pour commander les ouvertures et fermetures de ces vannes respectives, au capteur de pression C pour mesurer la pression dans le collecteur d'admission 2, aux injecteurs 5 pour commander les injections de carburant et éventuellement à un capteur de température pour mesurer une température. Il est à noter que le procédé d'allumage selon l'invention peut comporter une étape de mesure de température afin de déterminer si une dépression doit être ou non générée avec la pompe à vide 7 dans le collecteur d'admission 2. Si la température mesurée est inférieure à un seuil de température prédéterminé alors après l'ordre de démarrage moteur donné au temps To (voir figure 2), on génère une dépression dans le collecteur à l'aide de la pompe à vide 7 (via une commande de pompe à vide ) et on commande le démarreur 6 pour qu'il entraine l'arbre. Sous l'effet de l'aspiration de la pompe 7 et des chambres de combustion 3, la pression dans le collecteur d'admission chute. Lorsque la pression P mesurée dans le collecteur d'admission 2 passe sous un seuil prédéterminé S, on estime alors que le carburant peut être injecté et on commande les injecteurs 5 afin que le carburant soit injecté dans le collecteur d'admission 2. La taille des gouttes de carburant est réduite du fait de la faible pression régnant autour des injecteurs. On observe alors une meilleure inflammabilité du mélange comburant/carburant. On observe l'évolution du régime moteur R et lorsque ce régime passe un seuil prédéterminé, on commande alors l'arrêt de la pompe à vide et/ou la coupure de la liaison pompe à vide 7 / collecteur 2. De même lorsque ce régime passe au-dessus un autre seuil de régime prédéterminé, on commande la coupure d'alimentation du démarreur. L'invention permet donc d'accélérer la mise en dépression du collecteur d'admission 2. Une fois la fonction de mise en dépression du collecteur 2 par la pompe 7 interrompue, on peut faire en sorte que la pompe soit alors utilisée pour mettre en dépression une zone des moyens d'assistance au freinage 16. Revendications1) Moteur à combustion interne (1) comportant : - un collecteur d'admission de comburant (2) ; - au moins un injecteur (5) adapté à injecter du carburant dans ledit collecteur d'admission (2) ; et - au moins une chambre de combustion (3) reliée audit collecteur d'admission (2) de manière à y conduire le comburant et le carburant injecté ; - au moins un démarreur (6) dudit moteur ; le moteur (1) étant caractérisé en ce qu'il comporte en outre une pompe à vide (7) adaptée à générer sélectivement une dépression dans le collecteur d'admission (2) et des moyens de commande (8) adaptés à commander le fonctionnement de ladite pompe à vide (7). 2) Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une vanne d'admission (9) disposée dans une section amont dudit collecteur d'admission d'air et adaptée à faire varier une section d'entrée de comburant dans ledit collecteur d'admission, ladite vanne d'admission (9) étant disposée de manière à ce que ledit au moins un injecteur (5) soit placé entre la vanne d'admission (9) et ladite au moins une chambre de combustion (3). 3) Moteur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de commande de la vanne d'admission (10) adaptés pour commander ladite vanne d'admission (9) et ainsi contrôler ladite section d'entrée de carburant. 4) Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite pompe à vide (7) est reliée au collecteur d'admission (2) par une conduite (11) et en ce qu'il comporte de préférence unevanne de contrôle de la liaison (12) entre ladite pompe à vide (7) et ledit collecteur d'admission (2). 5) Moteur selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte un calculateur (13) adapté à commander l'injection de carburant via ledit au moins un injecteur (5) et de préférence ladite vanne de contrôle de la liaison (12) située entre la pompe à vide (7) et ledit collecteur d'admission (2). 6) Véhicule doté du moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un système de freinage du véhicule (14) et des moyens d'assistance au freinage (16), ladite pompe à vide (7) étant reliée aux moyens d'assistance au freinage (16). 7) Véhicule selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte une vanne de contrôle d'assistance au freinage (15) adaptée pour sélectivement autoriser et interdire la liaison entre ladite pompe à vide (7) et les moyens d'assistance au freinage (16). 8) Procédé de démarrage d'un moteur (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de commander l'actionnement dudit démarreur (6), de commander l'injection de carburant via ledit au moins un injecteur (5) et en ce que préalablement ou sensiblement simultanément à la commande d'injection de carburant, on commande ladite pompe à vide (7) de manière à générer une dépression à l'intérieur du dit collecteur d'admission (2). 9) Procédé de démarrage d'un moteur selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'on mesure la pression dans le collecteur d'admission (2) et on génère la commande d'injection de carburant après que laditepression mesurée soit passée en dessous d'un seuil de pression prédéterminé (S). 10) Procédé selon l'une au moins des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que l'on mesure le régime moteur (R) et en ce que lorsque le régime moteur (R) passe un régime seuil prédéterminé, on commande l'arrêt de ladite pompe à vide (7) et/ou l'interruption de la liaison entre ladite pompe à vide (7) et le collecteur d'admission (2).