Brevet FR2965860A1 — publié le 20120413

Méthode pour la mise en oeuvre d'une commande d'un moteur thermique d'un véhicule automobile. L'invention est du domaine des commandes d'un moteur à combustion équipant un véhicule automobile. Elle a pour objet une méthode pour la mise en oeuvre d'une commande d'un moteur thermique d'un véhicule automobile. Un véhicule automobile pourvu d'un moteur thermique est généralement équipé d'une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation pour modifier les paramètres aérothermiques de l'air contenu à l'intérieur de l'habitacle du véhicule. Une telle modification est obtenue à partir de la délivrance d'un flux d'air à l'intérieur de l'habitacle. L'installation coopère avec un circuit de refroidissement du moteur thermique à l'intérieur duquel circule un fluide caloporteur. Le circuit de refroidissement comprend un aérotherme qui est placé à l'intérieur de l'installation et qui est prévu pour permettre un échange de chaleur entre le fluide caloporteur et le flux d'air qui circule à l'intérieur de l'installation. Ainsi, le fluide caloporteur prélève des calories au moteur thermique et les restitue au flux d'air par l'intermédiaire de l'aérotherme. En raison des progrès visant à améliorer le rendement thermique des moteurs Diesel notamment, l'énergie calorifique portée par le fluide caloporteur s'avère insuffisante lors de conditions climatiques extrêmement froides, telles qu'un flux d'air entrant à l'intérieur de l'installation porté à une température inférieure à 0°C, voire inférieure à - 15°C. Il est connu de dégrader temporairement le rendement thermique du moteur, de manière à augmenter l'énergie calorifique véhiculée par le fluide caloporteur. Une telle dégradation, connue sous l'acronyme anglo-saxon DCT pour « Dégradation du Rendement de Combustion », consiste essentiellement à retarder l'instant d'injection de carburant, après le point mort haut. En effet, plus l'injection de carburant est tardive, plus le rendement thermique est faible, plus les pertes calorifiques au niveau du moteur thermique sont importantes, meilleure est la récupération de chaleur par le fluide caloporteur pour réchauffer rapidement et efficacement le flux d'air à l'intérieur de l'installation. Pour amplifier encore la dégradation, il est connu de procéder à des phasages d'injection conçues de manière à ce que l'injection de carburant se produise alors que le piston est déjà redescendu après le point mort haut du cycle de combustion. Il en résulte une augmentation de la dilution de carburant dans l'huile. Ce phénomène bien connu consiste en un transport de carburant vers le film d'huile présent sur les fûts. Un inconvénient majeur réside dans le fait que du carburant tend à traverser la segmentation et finalement à s'accumuler à l'intérieur du bac à huile. Une telle accumulation tend à augmenter le niveau d'huile et/ou à dégrader les propriétés de l'huile à partir de l'oxydation de cette dernière et/ou à faire baisser la pression d'huile, ce qui est susceptible de provoquer une casse du moteur thermique. Pour connaître un environnement proche de la présente invention, on pourra se reporter au document WO03/048533 (DELPHI TECHNOLOGIES, INC). Le but de la présente invention est de proposer une méthode pour la mise en oeuvre d'une commande d'un moteur thermique d'un véhicule automobile qui offre le meilleur compromis possible entre un confort thermique optimisé pour un utilisateur présent à l'intérieur d'un habitacle du véhicule automobile et un rendement thermique du moteur qui soit néanmoins le plus élevé possible. Une méthode de la présente invention est une méthode pour la mise en oeuvre d'un moteur thermique d'un véhicule automobile selon une pluralité de réglages. Selon la présente invention, le réglage du moteur thermique est déterminé selon un couple de valeurs de températures respectivement relatives à : - une température Text de l'air extérieur admis à l'intérieur d'une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation, et - une température Tmot d'un fluide caloporteur circulant à l'intérieur d'un circuit de refroidissement du moteur thermique. Le moteur thermique est avantageusement mis en oeuvre selon au moins trois réglages qui sont déterminés en fonction du couple de valeurs (Text,Tmot) et qui impliquent respectivement un rendement moteur correspondant du moteur thermique. Le moteur thermique est préférentiellement mis en oeuvre selon un premier réglage dans lequel le rendement moteur est nominal : - si Tmot est supérieure ou égale à Tmot1, et/ou - si Tmot est inférieure à Tmot1 et Tmot vérifie la relation [1] : ot3 m;otÿ Tee + T FE l-T:3o.l,.ieat2: T ri i" t3-s: Ttil-Tete Le moteur thermique est préférentiellement mis en oeuvre selon un deuxième réglage dans lequel le rendement moteur est fortement dégradé: - si Tmot est inférieure ou égale à T'motl et Text est inférieure ou égale à T'ext1, et/ou - si Tmot est inférieure ou égale à T'motl et Tmot vérifie la relation [2] : Tm o t - Te '20 Le moteur thermique est préférentiellement mis en oeuvre selon un troisième réglage dans lequel le rendement thermique est faiblement dégradé : - si Tmot et Text vérifient les relations [3] , [4] et [5] : Tiil.. } jTmel-T o.~ e Trou. Fext'1. F mot'1 Fe.ï ~. ii Peel -Tep Te e= F ~td Tmon 'zo*n I F ~o Tact -T Tor . e. `I`~~' 25 Tmot et/ou - si Tmot et Text vérifient les relations [6] , [7] et [8] : TâiIf3s. IL ? T-:.,a f [6] Tex-3 - m e reyzti-T'e;,-tz2 [1] [3] [4] Tmot T'mot1 [8] Selon une variante préférée de réalisation : *) Tiiiotl est de l'ordre de 70 °C à 100/0 près, *) Text1 est de l'ordre de - 5 °C à 100/0 près, *) Tmot2 est comprise entre - 1 °C et 1 °C, *) Texte est de l'ordre de 10 °C à 100/0 près, *) T'motl est de l'ordre de 50 °C à 100/0 près, *) T'extl est de l'ordre de - 15 °C à 100/0 près, *) T'mot2 est comprise entre - 1 °C et 1 °C, *) T'ext2 est comprise entre - 1 °C et 1 °C. Le moteur thermique est préférentiellement mis en oeuvre selon un quatrième réglage dans lequel le rendement thermique est extrêmement dégradé : - si Tmot est inférieure ou égale à T"mots et Text est inférieure ou égale à T"extl et/ou - si Tmot est inférieure ou égale à T"mots et Tmot vérifie la relation [9] : " Tai -: ~ 3.tST ~-- Selon cette forme de réalisation : *) T"mots est de l'ordre de 30 °C à 100/0 près, *) T"extl est de l'ordre de - 20 °C à 100/0 près, *) T"mot2 est comprise entre - 1 °C et 1 °C, *) T"ext2 est de l'ordre de - 10 °C à 100/0 près. [9] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va en être faite d'exemples de réalisation, en relation avec les figures des planches annexées, dans lesquelles : La fig.1 est une vue schématique d'une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation mise en oeuvre selon une méthode de la présente invention. Les fig.2 et fig.3 sont des vues schématiques respectives d'un diagramme de commande de l'installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation représentée sur la fig.1. Sur la fig.1, un véhicule automobile est équipé d'un moteur thermique 1 pour permettre une mise en mouvement du véhicule. Le véhicule est aussi équipé d'une installation 2 de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation pour modifier les paramètres aérothermiques de l'air soufflé à l'intérieur d'un habitacle 3 du véhicule. Ladite installation 2 est principalement constituée d'un boîtier réalisé en matière plastique qui est logé sous une planche de bord du véhicule. Le boîtier 2 comprend au moins une bouche d'admission d'air 4 pour permettre une admission d'un flux d'air 5 à l'intérieur du boîtier 2 depuis l'extérieur 6 du véhicule. Le flux d'air 5 est admis à l'intérieur du boîtier 2 à une température Text, qui est susceptible d'être relativement basse, par exemple inférieure à 0°C, voire inférieure à -15°C. Le boîtier 2 comprend aussi au moins une bouche d'évacuation 7 pour permettre une évacuation du flux d'air 5 traité thermiquement depuis le boîtier 2 vers l'habitacle 3 du véhicule. Le flux d'air 5 traité thermiquement présente une température Thab Le boîtier 2 loge un pulseur 9 pour mettre en mouvement le flux d'air 5 et un échangeur de chaleur 10, généralement appelé aérotherme. Ce dernier est constitutif d'un circuit de refroidissement 11 du moteur thermique 1 à l'intérieur duquel circule un fluide caloporteur, par exemple formé d'un mélange d'eau et de glycol. Le fluide caloporteur en sortie du moteur thermique 1 présente une température Tmot. Le circuit de refroidissement 11 comprend au moins une pompe à eau 12 pour faire circuler le fluide caloporteur à l'intérieur du circuit de refroidissement 11. Ce dernier permet aussi au fluide caloporteur de circuler au sein du moteur thermique 1. Lors de la traversée du moteur thermique, le fluide caloporteur récupère des calories libérées par le moteur thermique 1. L'échangeur de chaleur 10 est raccordé au circuit de refroidissement 11, et permet au fluide caloporteur de céder de la chaleur au flux d'air 5, préalablement au soufflage du flux d'air 5 à l'intérieur de l'habitacle 3. La présente invention propose de mettre en oeuvre le moteur thermique 1 du véhicule selon divers réglages déterminés en fonction de la température Text de l'air extérieur 6 utilisé pour le chauffage de l'habitacle et la température Tmot du fluide caloporteur en sortie du moteur thermique 1. La mise en oeuvre de tels réglages est néanmoins conditionnée à la satisfaction d'un besoin de chauffage minimum en relation avec un confort thermique optimisé pour des passagers du véhicule. Ainsi, la mise en oeuvre du procédé selon la présente invention est placée sous la dépendance de moyens de réglages opérés par les passagers, de conditions climatiques extérieures ainsi que d'un niveau de confort thermique réellement atteint à l'intérieur de l'habitacle. La présente invention propose finalement de faire dépendre le rendement moteur du moteur thermique 1 du bilan relatif à l'échange thermique entre le moteur thermique 1 et le fluide caloporteur. Ainsi, dans un diagramme de commande du moteur thermique 1 tel que celui illustré sur la fig.2, dans lequel la température Text de l'air extérieur est portée en abscisse et la température Tmot du fluide caloporteur est portée en ordonnée, la présente invention propose que le moteur thermique 1 puisse être mis en oeuvre selon au moins trois modes distincts en fonction des valeurs prises par le couple de températures (Text,Tmot). Aussi, dans le diagramme de la fig.2, trois plages (A,B,C) de commande distinctes sont définies selon les valeurs prises par le couple de températures (Text,Tmot). Une première plage A regroupe l'ensemble des points (Text,Tmot) qui vérifient les inéquations suivantes : *) Tmot Tmot1 et Text est quelconque, ou *) Tmot Une deuxième plage B regroupe l'ensemble des points (Text,Tmot) qui vérifient les inéquations suivantes : *) Tmot T'motl et Text T extl ou *) Tmot T'motl et Tmot vérifie la relation [2] : -T nat1 T 'm _ F arc ~sTsti" - ~rad~ Fe r' Text + [2] let+i rext2 T a. - F ex 2 Dans ce cas-là, le moteur thermique 1 est mis en oeuvre selon un deuxième réglage dans lequel le rendement thermique est fortement dégradé. Autrement dit, une dégradation de type DCT est opérée, de manière à augmenter l'énergie calorifique véhiculée par le fluide caloporteur. Une telle dégradation peut consister à retarder l'instant d'injection de carburant, après le point mort haut. En effet, plus l'injection de carburant est tardive, plus le rendement thermique du moteur thermique 1 est faible, plus les pertes calorifiques au niveau du moteur thermique 1 sont importantes, meilleure est la récupération de chaleur par le fluide caloporteur pour réchauffer rapidement et efficacement le flux d'air 5 à l'intérieur T mot Tmot: - de l'installation 2. Par exemple, une telle dégradation affecte fortement le régime de ralenti. Ces dispositions sont obtenues à partir d'une modification substantielle des réglages moteur, notamment d'injection, pour privilégier les pertes calorifiques au niveau du moteur thermique 1 et d'une augmentation significative du régime de ralenti. Les concepteurs de la présente invention ont fait le choix de privilégier le confort de l'utilisateur au rendement du moteur thermique 1 à l'intérieur de la deuxième plage B pour laquelle soit la température Text est basse et/ou la température Tmot est basse. Une troisième plage C regroupe l'ensemble des points (Text,Tmot) qui vérifient les inéquations suivantes : *) Tmot et Text vérifient les relations [3] , [4] et [5] : I`a tl Te.._ Te.,, ,l Ts2 Tme T o:1- 7 T e.16Y~ rText rra ;-T'e l [4] Té l e Tmot C Tmot1 [5] ou *) Tmot et Text vérifient les relations [6] , [7] et [8] : r otl Fino etc 1 :T's. --2: T`a,xtI. - Tom* T`ezel ; Tmot [6] Tmot C Tmot1 [7] Tmot > T'mot1 [8] Dans ce cas-là, le moteur thermique 1 est mis en oeuvre selon un troisième réglage dans lequel le rendement thermique est moyennement dégradé. Autrement dit, une dégradation de type DCT est opérée, cette dégradation étant plus mesurée que celle effectuée pour le deuxième réglage décrit ci-dessus. Dans cette plage de réglage le régime de ralenti sera également augmenté. Les concepteurs de la présente invention ont fait le choix de déterminer le meilleur compromis possible entre le confort de l'utilisateur et le rendement du moteur thermique 1 à l'intérieur de la troisième plage C pour laquelle les températures Text et Tmot sont tempérées. Selon une variante de réalisation préférée de la présente invention, on a : *) Tri-ion est de l'ordre de 70 °C à 100/0 près, *) Text, est de l'ordre de - 5 °C à 100/0 près, *) Tmot2 est comprise entre - 5 °C et 5 °C, *) Texte est de l'ordre de 10 °C à 100/0 près, *) T'moti est de l'ordre de 50 °C à 100/0 près, *) T'exti est de l'ordre de - 15 °C à 100/0 près, *) T'mot2 est comprise entre - 5 °C et 5 °C, *) T'ext2 est comprise entre - 5 °C et 5 °C. Sur la fig.3, en sus des trois plages (A,B,C) décrites ci-dessus correspondant aux trois régimes mentionnés, le diagramme de commande comporte une quatrième plage D correspondant à un quatrième régime, dans lequel le rendement thermique est extrêmement dégradé, de manière plus importante que pour le deuxième régime décrit ci-dessus. La quatrième plage D regroupe l'ensemble des points (Text,Tmot) qui vérifient les inéquations suivantes : *) Tmot T"mot1 et Text est T"exti et/ou *) Tmot est T"mati et Tmot vérifie la relation [9] : Tm ot ~ T T snez2l T aura-T otUT s ;' ~ T eD.el F e ztZ T e .al - e-'«2 [9] On comprendra que la présente invention englobe d'autres variantes de réalisation pour lesquelles le nombre de plages est relativement quelconque. Ces dispositions sont telles que le confort thermique de l'utilisateur est amélioré, tout en limitant la surconsommation de carburant induite par des réglages inappropriés de l'installation 2 de chauffage, ventilation et/ou climatisation et en limitant les risques de casse du moteur thermique 1 à partir d'une introduction de carburant dans l'huile. REVENDICATIONS1.- Méthode pour la mise en oeuvre d'un moteur thermique (1) d'un véhicule automobile selon une pluralité de réglages, caractérisée en ce que le réglage du moteur thermique (1) est déterminé selon un couple de valeurs de températures respectivement relatives à : - une température Text de l'air extérieur admis à l'intérieur d'une installation (2) de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation, et - une température Tmot d'un fluide caloporteur circulant à l'intérieur d'un circuit de refroidissement (11) du moteur thermique (1). 2.- Méthode selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le moteur thermique (1) est mis en oeuvre selon au moins trois réglages qui sont déterminés en fonction du couple de valeurs (Text,Tmot) et qui impliquent respectivement un rendement moteur correspondant du moteur thermique (1). 3.- Méthode selon la revendication 2, caractérisée en ce que le moteur thermique (1) est mis en oeuvre selon un premier réglage dans lequel le rendement moteur est nominal : - si Tmot est supérieure ou égale à Tmot1, et/ou - si Tmot est inférieure à Tmot1 et Tmot vérifie la relation [1] : T~arl _ F~o~, ..:-c ~a T:xa~ 3rFe1:'L Tt t, = k Text TFucI-Test' Tea i- seti,a, 4.- Méthode selon la revendication 2, caractérisée en ce que le moteur thermique (1) est mis en oeuvre selon un deuxième réglage dans lequel le rendement moteur est fortement dégradé : - si Tmot est inférieure ou égale à T'motl et Text est inférieure ou égale à T'extl et/ou - si Tmot est inférieure ou égale à T'motl et Tmot vérifie la relation [2] : Tm, r: TLxt: + [2] 11 [1] 5.- Méthode selon la revendication 2, caractérisée en ce que le moteur thermique (1) est mis en oeuvre selon un troisième réglage dans lequel le rendement thermique est faiblement dégradé : - si Tmot et Text vérifient les relations [3] , [4] et [5] : ot Tai I ~ " z:T~~ 1-m,orl;Te_~rt [3] T..rl xt.- s T~~- - E TmL " T. T }LL1 T 's ÿ Te.x -- T'£}.2 Tmot T'mot1 [8] 6.- Méthode selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que : *) Tmot1 est de l'ordre de 70 °C à 10% près, *) Text1 est de l'ordre de - 5 °C à 10% près, *) Tmot2 est comprise entre - 1 °C et 1 °C, *) Texte est de l'ordre de 10 °C à 10% près. 7.- Méthode selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisée en ce [4] [6] que : 5 10*) T'motl est de l'ordre de 50 °C à 100/0 près, *) T'extl est de l'ordre de - 15 °C à 100/0 près, *) T'mot2 est comprise entre - 1 °C et 1 °C, *) T'ext2 est comprise entre - 1 °C et 1 °C. 8.- Méthode selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisée en ce que le moteur thermique (1) est mis en oeuvre selon un quatrième régime dans lequel le rendement moteur est extrêmement dégradé : - si Tmot est inférieure ou égale à T"mots et Text est inférieure ou égale à T"extl et/ou - si Tmot est inférieure ou égale à T"mots et Tmot vérifie la relation [9] : E.miiL r'e ul z r e :2 [9] 9.- Méthode selon la revendication 8, caractérisée en ce que : 15 *) T"mots est de l'ordre de 30 °C à 100/0 près, *) T"extl est de l'ordre de - 20 °C à 100/0 près, *) T"mot2 est comprise entre - 1 °C et 1 °C, *) T"ext2 est de l'ordre de - 10 °C à 100/0 près. 20