Brevet FR2985288A1 — publié le 20130705

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un procédé de com- mande d'un organe de la conduite d'alimentation en air d'un moteur thermique notamment d'un volet d'étranglement, le moteur thermique ayant un arbre d'entraînement couplé à une couronne dentée compor- tant au moins un cylindre avec au moins une soupape d'admission, le moteur thermique étant en fin de mouvement et ainsi la vitesse de rotation de l'arbre d'entraînement diminue et génère des variations de vitesse de rotation, le moteur thermique étant couplé à un dispositif de démarreur ayant un pignon pour engrener dans la couronne dentée servant à mettre en rotation l'arbre d'entrée du moteur thermique pour le démarrer et l'organe est dans au moins une position voisine de la position de fermeture. Etat de la technique Dans le cadre des systèmes marche/arrêt, on développe de nouvelles fonctions dans la commande du moteur pour répondre à des exigences modifiées concernant la commande du démarrage, celle de l'injection du carburant, celle de la stratégie de fonctionnement et autres. Pour le procédé selon l'invention, on considère la régulation de la quantité d'air alimentant un cylindre et de l'injection de carburant du moteur thermique fonctionnement en mode marche/arrêt. Selon l'état de la technique en mode marche/arrêt, après le déclenchement d'un arrêt du moteur on ferme le volet d'étranglement (dans le cas des moteurs diesel, il s'agit de réduire au minimum les secousses au moment de l'arrêt) et on neutralise la libération de l'injection de carburant ou de l'allumage. Le redémarrage du moteur thermique est préparé pendant la fin du mouvement par l'ouverture du volet d'étranglement et la libération de l'injection ou de l'allumage. Ces fonctions sont réalisées par la commande du moteur avec des seuils de vitesse de rotation ; la vitesse de rotation utilisée (calculs de synchronisation actualisés en fonction de l'angle) est filtrée par comparaison avec une vitesse de rotation fondée sur les dents d'engrenage du capteur du moteur. Dans un système classique marche/arrêt sans la fonction d'engrènement en fin de mouvement, on dispose de suffisamment de temps pour préparer la reprise du moteur thermique par les deux opé- rations décrites ci-dessus. Le redémarrage n'est déclenché qu'après détection de l'arrêt du moteur thermique. La préparation du redémarrage est à ce moment terminée et la durée du redémarrage (par exemple la durée entre l'application de la requête de démarrage jusqu'à la vitesse de ralenti) ne sera pas influencée. Cela change du fait d'un changement d'état d'esprit avec l'engrènement en fin de mouvement. Si juste avant l'arrêt le conducteur demande un redémarrage, la fonction « engrènement en fin de mouve- ment » permet d'engrener le moteur de démarreur encore pendant la fin de mouvement du moteur thermique. Le temps nécessaire à l'ouverture du volet d'étranglement et à la libération de l'injection de l'allumage est dans ce cas critique. La possibilité de redémarrer le moteur thermique doit être donnée dans ce cas suffisamment à temps au moment de l'engrènement. En étendant la fonction marche/arrêt par la fonction « engrènement en fin de fonctionnement » il faut également adapter les fonctions existantes de la gestion du moteur. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un procédé permettant la commande du volet d'étranglement et de l'injection pour préparer le redémarrage d'un moteur thermique selon le principe de « l'engrènement en fin de fonctionnement » dans le cas d'un changement d'état d'esprit. Exposé et avantage de l'invention A cet effet, l'invention a pour objet un procédé du type défini ci-dessus caractérisé en ce que l'organe est commandé pour ouvrir la conduite d'alimentation en air avant que le pignon n'engrène dans la couronne d'entrée du moteur thermique. Suivant une autre caractéristique avantageuse, l'instant d'engrènement du pignon dans la couronne dentée se détermine par un procédé prévisionnel. Suivant une autre caractéristique avantageuse pour dé- terminer l'instant auquel doit commencer le traitement du signal pour actionner l'organe, on retranche du temps d'engrènement le temps de traitement de signal et un temps de séjour. Et en particulier, de façon particulièrement avantageuse, en cas de différents temps de traitement de signal on utilise le temps le plus court. Suivant une autre caractéristique avantageuse à l'instant de l'engrènement, la soupape d'admission du cylindre comprimé en dernier lieu avant l'engrènement est déjà fermée. Suivant une autre caractéristique avantageuse dans le cas ci-dessus l'organe sera ouvert lorsque la soupape d'admission du cylindre est déjà fermée. Suivant une autre caractéristique avantageuse en cas de défaut de commande de l'organe, on modifie la caractéristique de la fin de fonctionnement et on adapte la prévision de la fin de fonctionnement par exemple en fonction de la pression de l'air dans la conduite d'alimentation en air ou de la position de l'organe. Suivant une autre caractéristique avantageuse on branche de nouveau l'injection lorsqu'on atteint le temps d'engrènement. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de procédé de commande d'un or- gane dans la conduite d'alimentation en air d'un moteur thermique selon l'invention représenté à titre d'exemple dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 montre les paramètres d'influence du procédé de l'invention, - la figure 2 est un schéma du déroulement fonctionnel des opérations d'ouverture de l'organe, - la figure 3 montre un dispositif selon l'invention, - la figure 4 montre un chronogramme, - la figure 5 est une représentation schématique de l'angle d'ouverture d'une soupape d'admission. Description de modes de réalisation de l'invention La grandeur d'entrée du procédé de l'invention est l'instant d'engrènement te auquel le pignon 10 d'un dispositif de démar- reur 13 engrène dans la couronne dentée 16 d'un moteur thermique 19 (suivant). Le temps d'engrènement te est défini par une prévision de la fin de fonctionnement du moteur thermique 19 (étape Si figure 2). Dans le cadre de la prévision sur laquelle s'appuie le procédé, on détermine la position de rotation de l'arbre d'entraînement du moteur ther- mique qui correspond à cet instant futur. Cela sert finalement à déterminer à quel instant futur te, le pignon 10 (figure 3) doit engrener de la manière la plus avantageuse dans la couronne dentée 16 (étape S2). En outre, on utilise l'angle de positionnement a22 d'un organe 22 (par exemple l'organe d'étranglement) d'une soupape 25 ainsi que l'angle de rotation a28. Ce dernier angle décrit la position de rotation de l'arbre d'entraînement 28 (angle de vilebrequin) du moteur thermique 19. La place de l'angle de positionnement 22 on peut également utiliser la pression d'air mesurée P28 régnant dans la conduite d'alimentation en air 28. En outre, la position angulaire tient compte d'un point mort haut aOT et d'un intervalle angulaire MOT entre les points morts hauts de deux cylindres 30. Enfin, on utilise un signal « start y/n » qui permet de savoir si le redémarrage est terminé ou non. Les grandeurs de sortie sont le signal d'ouverture 22 pour ouvrir l'organe 22, par exemple le volet d'étranglement, et qui prend la valeur 0 ou la valeur 1. Un autre signal injec31 qui peut prendre la va- leur 0 ou la valeur 1 sert à libérer l'injection du carburant par l'injecteur 31. Dans le cas d'un moteur à essence, on branche en même temps l'allumage. Au cas où l'organe 22 est commandé avec erreur et pour que dans le déroulement prévisionnel, ou attendu, on intervienne de manière considérable, le procédé de prévision ou de la fin de mou- vement doit être modifié. Le signal correspondant et le signal changeprog. L'exploitation de la commande défectueuse doit être faite dans chaque cas séparément. Selon le procédé de l'invention, un instant tp on définit la prévision de la fin de mouvement du moteur thermique 19. Pour cela on peut utiliser différents procédés alternatifs déjà connus. Dans le cadre du procédé sélectionné, on détermine par exemple que le procédé commence automatiquement en dessous d'une vitesse de rotation caractéristique du moteur. La prévision donne une prévision de la courbe de vitesse de rotation n(t) de l'arbre d'entraînement 28. A partir de ces con- signes, par exemple de la plage de vitesse de rotation pour une vitesse de rotation d'engrènement moyenne (nemin) et d'une vitesse de rotation maximale d'engrènement (nemax), on détermine l'instant d'engrènement te pour une vitesse de rotation d'engrènement ne. Connaissant l'instant d'engrènement te, il est possible de déterminer quand il faut ensuite commander l'organe 22 pour qu'il soit ouvert à un instant souhaité te en ouverture maximale ou si alors la pression de l'air souhaitée p28 est réglée. Pour ouvrir l'organe 22 au maximum ou réaliser un état d'ouverture souhaitée (étape S3) il n'est nécessaire d'aucune durée t22 (fonction de rampe) à laquelle le moteur non représenté ouvre l'organe 22. Pour que le moteur ouvre, il faut traiter un signal d'ouverture (open22) et pour cela, il faut un temps de traitement de signal (tsp22) (retard du signal). L'instant auquel une unité d'exploitation de signal 34 demande l'envoi d'un signal, est ainsi avancé de façon à obtenir, l'instant de l'ouverture de l'organe 22 se poursuit par l'instant t220 suivant les durées t22 et tsp22. Pour tsp22 on peut modifier la durée en utilisant de préférence la valeur minimale. La durée t22 résulte de la fonction de rampe) à partir du début de l'ouverture en passant par la position angulaire disponible astart jusqu'à atteindre l'angle final aend. Si, comme déjà indiqué, avant d'atteindre l'angle aend on a une pression d'air p28 suffisante, on peut réduire la durée t22. Si la commande du moteur thermique modifie la commande de l'organe 22, on adapte la durée t22. Si pour l'instant t220 on a un temps négatif alors t220 est synonyme de tp. A la fin du temps de trai- terrent de réglage commence le signal de l'organe 22 à l'instant t22R (figure 4). De plus les temps sont indiqués pour ouvrir la soupape d'entrée 37 (t/V1) et la refermer t/V2). Comme cela a été exposé brièvement à la figure 5, dans la plage angulaire aIV, la soupape est ouverte. Il est demandé que la fin de fonctionnement du moteur ne soit pas modifiée. Pour cela il faut fermer une ou plusieurs soupapes d'admission 37 du cylindre 30 suivant et qui est le dernier cylindre en compression, avant d'ouvrir l'organe 22. Ainsi, est décrit un procédé de commande d'un organe 22 de la conduite d'alimentation en air 29 d'un moteur thermique 19 no- tamment du volet d'étranglement ; le moteur thermique 19 a un arbre d'entraînement 28 couplé à une couronne dentée 16 et au moins un cylindre 30 avec au moins une soupape d'admission 37 ; le moteur thermique 19 est en phase de fin de mouvement si bien que la vitesse de rotation de l'arbre d'entraînement 28 diminue en développant des varia- tions de vitesse de rotation 60 ; le moteur thermique 19 est couplé à un dispositif de démarreur 13 ayant un pignon 10 pour engrener dans la couronne dentée 16 servant à faire tourner l'arbre d'entraînement 28 du moteur thermique 19 et permettre son démarrage ; l'organe 22 est au moins dans une position proche de la position de fermeture 61 repré- sentée en traits interrompus à la figure 2 ; l'organe 22 est commandé pour s'ouvrir dans la conduite d'air 29 avant que le pignon 10 n'engrène dans la couronne dentée 16 du moteur thermique 19. La constante de temps te pour engrener le pignon 10 dans la couronne dentée 16 se dé- termine par un procédé de prévision. Pour déterminer l'instant t220 auquel le traitement de signal servant à régler l'organe 22 doit commencer, on retranche du temps d'engrènement te, le temps de traitement de signal tSP22 et le temps de réglage t22. Au cas où il y a différents temps de traitement de signal tSP22, on utilisera le temps le plus court. A l'instant te de l'engrènement, la soupape d'admission 37 du cylindre 30 comprimé en dernier lieu par l'engrènement est déjà fermée. En réalisant les variations de vitesse de rotation 60, on aura au moins un minimum relatif 70 et au moins un maximum relatif 71. L'organe 22 sera ouvert lorsque la soupape d'admission 37 du cylindre 30 est déjà fermée. En cas de défaut de commande de l'organe 22, on modifie la caractéristique de la fin de fonctionnement et on adapte la prévision du fin de fonctionnement par exemple en fonction de la pression d'air régnant dans la conduite d'alimentation en air 28 on l'adapte à une position de l'organe 29. Pour calculer la quantité injectée, la durée de l'injection et l'angle d'injection, il faut que l'injecteur soit libéré suffisamment à temps. Si le temps de séjour maximum est négligeable - cela est vrai par exemple pour un temps de retard de 5 % par rapport à l'instant de redémarrage, l'opération doit de nouveau être libérée lorsqu'on atteint d'abord le temps te d'injection. Cela signifie que le signal correspondant (injec31) est mis à l'état 1 si t est supérieur te. Cela est notamment im- portant pour les moteurs Diesel à allumage non commandé dans les- quels après l'ouverture de l'organe 22 à l'instant du début de l'injection, l'air réalise déjà les conditions d'allumage et peut produire une forte augmentation de la vitesse de rotation pendant la fin de fonctionnement du moteur. Cette augmentation de la vitesse de rotation augmente le cas échéant la différence de vitesse de rotation entre le pignon 10 et la couronne dentée 16, ce qui peut se répercuter défavorablement sur la procédure d'engrènement du pignon 10 dans la couronne dentée 16. La durée de vie du dispositif de démarreur 13 en particulier du pignon 10 mais également celle de la denture de la couronne dentée 16 peuvent ainsi être réduites fortement. Si le temps de décalage maximum par rapport au temps de redémarrage n'est pas négligeable, on aura pour l'instant (tinjec) auquel l'injection est de nouveau remise en marche (tinjec = te - tinjectcalc - tinjectsp). qui est la grandeur tinjectcalc est la durée nécessaire aux calculs ; la grandeur tinjectsp est la durée néces- saire au traitement du signal pour commencer le calcul. Lorsqu'on atteint l'instant d'engrènement te, l'injection 80 est rétablie.25 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX a22 Angle d'actionnement a28 Angle de rotation aot Angle du point mort haut astart Début de l'ouverture à partir de la position angulaire d'origine aend Angle de fin de course t\a OT Intervalle angulaire entre le point mort haut de deux cylindres 10 Pignon 13 Dispositif de démarreur 16 Couronne dentée 19 Moteur thermique 19 Moteur à combustion interne 22 Organe (par exemple volet d'étranglement) 22 Angle d'actionnement 22 Signal d'ouverture de l'organe 22 25 Soupape 28 Arbre d'entraînement (Vilebrequin) 28 Conduite d'alimentation en air 29 Conduite d'alimentation en air 30 Cylindre 31 Injecteur 37 Soupape d'admission 60 Variation de la vitesse de rotation 61 Position de fermeture approchée 70 Minimum relatif 71 Maximum relatif 80 Injection n(t) Vitesse de rotation ne Vitesse de rotation d'engrènement nemin Vitesse de rotation minimale d'engrènement nemax Vitesse de rotation maximale d'engrènement P28 Pression mesurée de l'air t22 Durée t220 Instant d'ouverture de l'organe 22 te Instant d'engrènement tinjec Instant d'application de l'injection tinject = te - tinjectxcalc - tinjectsp tinjectcalc Durée nécessaire aux calculs tinjectsp Durée pour le traitement du signal tp Instant auquel se fait la prévision de la fin de mouvement du moteur thermique 19. tSP22 Temps de traitement de signal t/V1 Soupape d'entrée fermée t/V2 Soupape d'entrée ouverte15 REVENDICATIONS1°) Procédé de commande d'un organe (22) de la conduite d'alimentation en air (29) d'un moteur thermique (19) notamment d'un volet d'étranglement, - le moteur thermique (19) ayant un arbre d'entraînement (28) couplé à une couronne dentée (16) et comportant au moins un cylindre (30) avec au moins une soupape d'admission (37), - le moteur thermique (19) étant en fin de mouvement et ainsi la vi- tesse de rotation de l'arbre d'entraînement (28) diminue et génère des variations de vitesse de rotation (60), - le moteur thermique (19) étant couplé à un dispositif de démarreur (13) ayant un pignon (10) pour engrener dans la couronne dentée (16) servant à mettre en rotation l'arbre d'entrée (28) du moteur thermique (19) pour le démarrer et l'organe (22) est dans au moins une position voisine de la position de fermeture (61), procédé de commande caractérisé en ce que l'organe (22) est commandé pour ouvrir la conduite d'alimentation en air (29) avant que le pignon (10) n'engrène dans la couronne d'entrée (16) du moteur thermique (19). 2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'instant (te) d'engrènement du pignon (10) dans la couronne dentée (16) se détermine par un procédé prévisionnel (S1). 3°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour déterminer l'instant (t22o) auquel doit commencer le traitement du signal pour actionner l'organe (22), on retranche du temps d'engrènement (te), le temps de traitement de signal (tSP22) et le temps de séjour (t22). 4°) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'en cas de différents temps de traitement de signal (tSP22) on utilise le temps le plus court. 5°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' à l'instant (te) de l'engrènement, la soupape d'admission (37) du cylindre (30) comprimé en dernier lieu avant l'engrènement est déjà fermée. 6°) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'organe (22) sera ouvert lorsque la soupape d'admission (37) du cylindre (30) est déjà fermée. 7°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' en cas de défaut de commande de l'organe (22), on modifie la caractéristique de la fin de fonctionnement et on adapte la prévision de la fin de fonctionnement par exemple en fonction de la pression de l'air dans la conduite d'alimentation en air (29) ou de la position de l'organe (22). 8°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on branche de nouveau l'injection (80) lorsqu'on atteint le temps d'engrènement (te).