Brevet FR2960828A1 — publié le 20111209

PROCEDE DE CONTROLE DE CHAUFFAGE D'HABITACLE DE VEHICULE [0001 L'invention se rapporte à un procédé de contrôle de chauffage d'habitacle de véhicule. [0002 Les véhicules à motorisation thermique utilisent le moteur pour réchauffer l'habitacle en ambiance froide. La solution de référence, communément utilisée, consiste à dériver une partie du liquide de refroidissement du moteur, et à l'envoyer vers l'habitacle. Ce liquide, réchauffé préalablement par la combustion du moteur, traverse un échangeur appelé aérotherme, et réchauffe ainsi l'air de l'habitacle. [0003] En raison des progrès constants visant à améliorer le rendement des moteurs, notamment Diesel, l'énergie envoyée naturellement à l'échappement ne suffit plus. Par ambiance froide ou très froide, l'énergie envoyée au liquide de refroidissement est souvent insuffisante pour le confort des passagers. On adopte alors des réglages spécifiques, qui génèrent une dégradation du rendement de la combustion. Le moteur, en consommant davantage de carburant, envoie alors davantage d'énergie au liquide de refroidissement. Ce réglage, aussi appelé DCT (pour Dégradation Rendement Combustion), consiste essentiellement à retarder l'instant d'injection, après le point mort haut (PMH). Plus l'injection de carburant est tardive, et plus le rendement est faible, et donc plus efficace est le chauffage habitacle. [0004] Pour être réellement efficace, on utilise des phasages d'injection tels que l'injection se produit alors que le piston est déjà redescendu après le PMH de la combustion. Cela génère de la dilution de carburant (et plus spécifiquement de gasoil) dans l'huile. Ce phénomène bien connu, est un transport de gazole vers le film d'huile présent sur les futs, qui fini par traverser la segmentation et s'accumuler dans le bac à huile. Ce phénomène peut générer des casses moteurs, en augmentant le niveau d'huile, en dégradant les propriétés de l'huile (oxydation), ou en faisant perdre en pression. Les figures 1 et 2 illustrent la différence d'injection entre le calage d'injection normal (figure 1) et le calage d'injection utilisé en DCT (sous-calage - figure 2). Sur la figure 1, l'injection par l'injecteur 21 a lieu au PMH, dans une cavité du piston 22. Sur la figure 2, l'injection par l'injecteur 21 a lieu au-delà du PMH, l'angle d'injection projetant le carburant sur les parois 23 du cylindre dans une position schématisée par l'emplacement 24. Le carburant est envoyé à proximité de la paroi du cylindre, ce qui provoque le phénomène de dilution de carburant (gasoil) dans l'huile. [0005i La figure 3 montre le taux d'introduction de Gazole dans l'huile (%/heure), qui est une fonction non linéaire de la puissance thermique envoyée à l'habitacle (W). Cette figure montre plusieurs situations d'injection pour tenter d'apporter une réponse au chauffage de l'habitacle. Une première situation est un réglage unique « U » qui est un réglage de compromis entre chauffage et dilution. D'autres situations sont un réglage « A », peu efficace, utilisé en climat froid, et un réglage B plus efficace utilisé en climat Grand-Froid, mais qui présente l'inconvénient de fortement diluer le carburant dans l'huile. On exploite le fait que le réglage B sera utilisé très exceptionnellement. Sa pénalité en dilution est alors acceptable vis-à-vis des critères de tenue du moteur. Mais tous ces réglages génèrent des coûts de mise au point importants. [0006] La figure 4 montre L'application de ces situations d'injection selon la température. On applique le réglage B pour une situation de départ « grand froid ». Alternativement, on applique le réglage A pour une situation de départ « froid tempéré». Une fois que le moteur est arrivé à une température satisfaisante pour le chauffage habitacle, on applique le réglage « N ». Ces réglages génèrent des coûts de mise au point importants. [0007] Ainsi, il y a un besoin pour le réchauffement d'un habitacle de véhicule qui soit efficace mais moins coûteux en réglage. [0008] Pour cela, l'invention propose un procédé de contrôle du chauffage d'un habitacle de véhicule, le véhicule comprenant un moteur avec au moins un piston dans un cylindre de combustion, un injecteur de carburant dans le cylindre, un dispositif de chauffage de l'habitacle à l'aide d'un liquide de refroidissement du moteur, le procédé comprenant un premier réglage d'injection de carburant et un deuxième réglage d'injection de carburant, le deuxième réglage comprenant l'injection après l'atteinte du point mort haut par le piston d'une quantité plus importante de carburant que le premier réglage, caractérisé en ce que le procédé comprend une alternance entre le premier réglage d'injection du carburant et le deuxième réglage d'injection du carburant. [0009] Selon une variante, l'alternance du premier réglage et du deuxième réglage est fait selon un rapport cyclique. [0010] Selon une variante, le rapport cyclique est déterminé en fonction d'au moins un critère choisi dans le groupe comprenant la température extérieure, la température de l'eau de refroidissement, la température dans l'habitacle, la température du moteur, la température souhaitée de l'utilisateur, la consommation de carburant et le taux de dilution du carburant dans l'huile. [0011] Selon une variante, le procédé comprend en outre l'évolution du rapport cyclique selon l'évolution des critères choisis. [0012] Selon une variante, l'alternance entre le premier réglage et le deuxième réglage (B) prend fin lorsque la température du moteur a atteint une température prédéterminée. [0013] Selon une variante, lorsque la température du moteur est inférieure à une température prédéterminée, l'injection a lieu uniquement selon le deuxième réglage et lorsque la température du moteur est supérieure à la température prédéterminée, l'alternance entre le premier réglage d'injection du carburant et le deuxième réglage d'injection a lieu. [0014] Selon une variante, à compter d'une température seuil du moteur, l'injection est suivant le premier réglage. [0015] L'invention se rapporte aussi à un véhicule comprenant un habitacle, un moteur ayant au moins un piston dans un cylindre de combustion, un injecteur de carburant dans le cylindre et un dispositif de chauffage de l'habitacle à partir d'un liquide de refroidissement du moteur, caractérisé en qu'il comprend un calculateur mettant en oeuvre le procédé tel que décrit précédemment. [0016] Selon une variante, le moteur est un moteur Diesel. [0017] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit des modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple uniquement et en références aux dessins qui montrent : - figures 1 et 2 des exemples de calage d'injection de carburant; ^ figure 3, un graphe montrant le taux d'introduction de carburant dans l'huile ; - figure 4, un graphe montrant plusieurs situations d'injection de carburant ; - figure 5, un dispositif chauffage d'un habitacle de véhicule ; - figure 6, un graphe montrant plusieurs situations d'injection de carburant ; - figure 7, un exemple de calcul de l'application des réglages. [ools] L'invention se rapporte à un procédé de contrôle du chauffage d'un habitacle de véhicule. Le véhicule comprend un moteur avec au moins un piston dans un cylindre de combustion, un injecteur de carburant dans le cylindre et un dispositif de chauffage de l'habitacle à l'aide d'un liquide de refroidissement du moteur. Le procédé comprend un premier réglage d'injection de carburant et un deuxième réglage d'injection de carburant, le deuxième réglage comprenant l'injection après l'atteinte du point mort haut par le piston d'une quantité plus importante de carburant que le premier réglage. Le procédé est caractérisé en ce qu'il comprend une alternance entre le premier réglage d'injection du carburant et le deuxième réglage d'injection du carburant. Ceci permet de limiter le nombre de réglages de l'injection car avec deux réglages mis au point, il est possible de réaliser une situation supplémentaire par la combinaison des deux réglages. Ceci conduit à un chauffage efficace moins coûteux à mettre en place. [0019] La figure 5 montre un dispositif chauffage d'un habitacle de véhicule. Le véhicule comporte un moteur 12 comportant au moins un cylindre avec un piston mobile dans le cylindre et un injecteur de carburant dans le cylindre. Par la suite il est considéré que le moteur comporte une pluralité de cylindres avec leurs injecteurs respectifs. Un calculateur moteur (CMM) 11 envoie vers le moteur 12 des commandes 18 d'actionneurs du moteur, par exemple, des commandes vers les injecteurs. Le calculateur 11 peut recevoir des signaux de capteurs présents dans le moteur. Il peut par exemple s'agir de capteurs de température. Le moteur comporte un circuit d'eau de refroidissement 13, 14. Le circuit comporte des canalisations dans lesquelles circule l'eau de refroidissement. Le circuit alimente un aérotherme 17 situé dans l'habitacle 20 du véhicule. La canalisation 14 achemine de l'eau chaude qui a servi à refroidir le moteur vers l'aérotherme 17. Un courant d'air froid 15 se réchauffe au contact de l'aérotherme 17 dans la zone de la canalisation 14. Un courant d'air 16 chaud permet alors de réchauffer l'habitacle 20. Une canalisation 13 achemine l'eau refroidie vers le moteur afin de refroidir ce dernier. On profite ainsi de l'eau de refroidissement du moteur pour réchauffer l'habitacle du véhicule. [0020] Le moteur 12 est par exemple un moteur Diesel. Le moteur 12 comporte une chambre de combustion dans les cylindres dans lesquels les injecteurs injectent un mélange de comburant et de carburant. Une partie de l'énergie due à la combustion du mélange est transférée en énergie de poussée des pistons pour entraîner le véhicule. Une autre partie de l'énergie due à l'explosion du mélange est convertie en chaleur dissipée par les gaz d'échappement et, enfin, une autre partie de l'énergie due à l'explosion du mélange est convertie en chaleur dissipée par l'eau de refroidissement. Pour un réglage premier normal « N » du moteur (ou premier réglage), l'énergie due à la combustion se répartit grossièrement entre les trois postes. [0021] D'une manière générale, plus l'énergie convertie en énergie de poussée est importante, meilleur est le rendement de combustion. Le procédé selon l'invention comporte en outre un réglage de l'injection (deuxième réglage, ou réglage « B » ou encore réglage DCT) qui conduit à une dégradation du rendement de combustion par rapport au premier réglage N. La dégradation du rendement de combustion permettra un meilleur transfert de température vers les parois des cylindres et donc vers l'eau de refroidissement. Ceci permet de mieux réchauffer l'habitacle, en particulier pour des températures de grand froid. Le deuxième réglage B consiste à injecter le mélange après dépassement du point mort haut (PMH) par les pistons. L'injection de mélange lorsque le piston est au-delà du PMH permet une augmentation moins rapide de la pression dans le cylindre ce qui permet un meilleur transfert de la température de combustion vers les parois du cylindre et donc vers l'eau de refroidissement. Toutefois, pour éviter que l'augmentation moins rapide de la pression soit au détriment du transfert en énergie de poussée des pistons, le deuxième réglage B comporte aussi l'injection d'une quantité plus importante de carburant que dans le premier réglage N. Cela permet de conserver une réponse convenable à une demande de couple de l'utilisateur lorsque le moteur fonctionne avec le deuxième réglage B. [0022] Toutefois, pour des températures froides, mais plus clémentes, le deuxième réglage B n'est pas approprié. En effet, le deuxième réglage B génère de la dilution de carburant dans l'huile. Le moteur fonctionne alors alternativement selon le premier réglage N et selon le deuxième réglage B. Avec une seule mise au point du deuxième réglage B en combinaison du premier réglage N, on bénéficie du meilleur compromis entre transfert d'énergie vers l'eau de refroidissement et dilution de carburant dans l'huile et de l'économie de la dépense liée à la mise au point d'un réglage supplémentaire. [0023] La figure 6 montre un graphe de gestion des réglages de l'injection. Selon la température d'eau de refroidissement du moteur, un calculateur met en oeuvre un réglage de l'injection de carburant particulier. Dans une situation de départ « grand froid » (par exemple températures négatives), l'injection de carburant est selon le deuxième réglage B (courbe en pointillés), lorsque la température du moteur est inférieure à une température prédéterminée. Une fois que le moteur est arrivé à une certaine température seuil satisfaisante pour le chauffage de l'habitacle, l'injection de carburant est selon le premier réglage N (courbe en trait plein). Au démarrage du moteur par froid tempéré, au-dessus de la température prédéterminée, une alternance se produit entre le mode N (courbe en trait plein) et le mode B (courbe en pointillés). L'alternance du premier réglage N et du deuxième réglage B prend fin lorsque la température du moteur a atteint une température seuil. L'injection est suivant le premier réglage N. Ceci permet de limiter la dilution de carburant dans l'huile et la surconsommation de carburant. Par comparaison, un réglage A selon la figure 4 est montré. L'application alternative des réglages B et N en remplacement du réglage A permet d'obtenir un meilleur compromis entre le chauffage de l'habitacle, la consommation de carburant et la dilution de carburant dans l'huile. [0024] La température prédéterminée au-dessus de laquelle l'alternance a lieu et en-dessous de laquelle seul le réglage B d'injection a lieu et la température seuil au- dessus de laquelle seul le réglage N a lieu sont déterminées selon des cartographies et le lieu d'utilisation du véhicule (par exemple, seul le réglage B est utilisé pour une température de départ inférieure à -10°C et tant que la température d'eau n'a pas atteint 70°C. Dans tous les cas, seul le réglage N est appliqué lorsque la température d'eau est supérieure à 70°C. Dans les situations intermédiaires (-10°C REVENDICATIONS1. Un procédé de contrôle du chauffage d'un habitacle de véhicule, le véhicule comprenant un moteur avec au moins un piston dans un cylindre de combustion, un injecteur de carburant dans le cylindre, un dispositif de chauffage de l'habitacle à l'aide d'un liquide de refroidissement du moteur, le procédé comprenant un premier réglage (N) d'injection de carburant et un deuxième réglage (B) d'injection de carburant, le deuxième réglage comprenant l'injection après l'atteinte du point mort haut par le piston d'une quantité plus importante de carburant que le premier réglage, caractérisé en ce que le procédé comprend une alternance entre le premier réglage (N) d'injection du carburant et le deuxième réglage (B) d'injection du carburant. 2. Le procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alternance du premier réglage (N) et du deuxième réglage (B) est fait selon un rapport cyclique. 3. Le procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le rapport cyclique est déterminé en fonction d'au moins un critère choisi dans le groupe comprenant la température extérieure, la température de l'eau de refroidissement, la température dans l'habitacle, la température du moteur, la température souhaitée de l'utilisateur, la consommation de carburant et le taux de dilution du carburant dans l'huile. 4. Le procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'évolution du rapport cyclique selon l'évolution des critères choisis. 5. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'alternance entre le premier réglage (N) et le deuxième réglage (B) prend fin lorsque la température du moteur a atteint une température prédéterminée. 6. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, lorsque la température du moteur est inférieure à une température prédéterminée, l'injection a lieu uniquement selon le deuxième réglage (B) et lorsque la température du moteurest supérieure à la température prédéterminée, l'alternance entre le premier réglage (N) d'injection du carburant et le deuxième réglage (B) d'injection a lieu. 7. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, à compter d'une température seuil du moteur, l'injection est suivant le premier réglage (N). 8. Un véhicule comprenant un habitacle, un moteur ayant au moins un piston dans un cylindre de combustion, un injecteur de carburant dans le cylindre et un dispositif de chauffage de l'habitacle à partir d'un liquide de refroidissement du moteur, caractérisé en qu'il comprend un calculateur mettant en oeuvre le procédé selon l'une des revendications 1 à 7. 9. Le véhicule selon la revendication 8, caractérisé en ce que le moteur est un moteur Diesel.