Brevet FR2979952A1 — publié le 20130315

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un procédé de dé- marrage d'un moteur à combustion ou moteur thermique alimenté en carburant liquide et en carburant gazeux, selon lequel le moteur à com- bustion est démarré avec du carburant liquide et ensuite on l'alimente avec le carburant gazeux. L'invention se rapporte également à un dispositif de dé- marrage d'un moteur à combustion fonctionnant avec du carburant liquide et du carburant gazeux, le moteur thermique étant démarré avec le carburant liquide et ensuite on l'alimente avec le carburant gazeux. Enfin l'invention se rapporte à un appareil de commande de moteur relié à une installation de régulation d'alimentation du carburant gazeux, à un injecteur de gaz du carburant à l'état gazeux ainsi qu'à au moins un injecteur de carburant liquide. Etat de la technique On connaît des véhicules automobiles bi-carburant. La dénomination "bi-carburant" désigne un système de carburant à essence et à gaz qui ne fonctionne qu'avec du gaz ou qu'avec de l'essence. Un véhicule bi-carburant fonctionne avec du carburant à l'état gazeux ou du carburant à l'état liquide introduit par injection dans les cy- lindres du moteur. Contrairement à cela, le système gazole-gaz appelé sys- tème "dual" fonctionne avec du gazole seul ou avec un mélange gazole-gaz. Dans de tels véhicules il faut démarrer le moteur à com- bustion avec du carburant liquide et une fois le démarrage réussi, on commute le fonctionnement du moteur sur le carburant à l'état gazeux (encore appelé plus simplement "carburant gazeux". De façon caractéristique, on ne commute sur le carburant à l'état gazeux que si cer- taines conditions sont remplies par le moteur à combustion. Ces conditions sont par exemple le temps écoulé à partir du démarrage du moteur à combustion ou encore le fait que le moteur à combustion ait atteint une certaine température. En particulier, dans les véhicules automobiles dans les- quels la fréquence des démarrages du moteur est plus importante que dans celle des véhicules qui ne fonctionnent qu'avec du carburant, comme par exemple des véhicules fonctionnant en mode marche/arrêt, le potentiel d'utilisation du carburant à l'état gazeux, n'est pas utilisé pleinement. Or, les carburants à l'état gazeux sont plus avantageux pour l'environnement car ils dégagent moins de gaz carbonique (CO2). But de l'invention La présente invention a pour but de développer un pro- cédé et un dispositif de démarrage d'un moteur à combustion utilisant mieux le carburant gazeux, plus compatible avec l'environnement ou au démarrage du moteur à combustion. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention a pour objet un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que le démarrage du moteur à combustion se fait avec du carburant liquide pour un nombre prédéfini de combustions, inférieur ou égal au nombre de cylindres du moteur à combustion et après le nombre prédéfini de combustions, on passe au carburant gazeux. Cette solution a l'avantage de permettre de commuter très rapidement pour passer du carburant liquide au carburant alterna- tif sous forme de carburant gazeux. Cela réduit la consommation de carburant liquide et diminue par conséquence l'émission de gaz carbonique (CO2) dans les gaz d'échappement. Le moteur à combustion fonctionne ainsi plus rapidement avec un carburant gazeux, plus avantageux pour l'environnement. En variante du nombre de combustions, on peut égale- ment utiliser la durée ou la limite de vitesse de rotation comme critères de commutation pour passer du carburant liquide au carburant à l'état gazeux. De manière avantageuse, on n'utilise le carburant liquide que pour une combustion dans un cylindre avant de commuter le fonc- tionnement sur le carburant à l'état gazeux. Cette stratégie de commutation rapide pour passer du carburant liquide au carburant gazeux, permet de démarrer le moteur à combustion avec une seulement injection dans un cylindre du moteur à combustion et cette seule combus- tion se fait avec du carburant liquide dans le cylindre. Ensuite, on commute sur le carburant à l'état gazeux. Selon un développement, la commutation du carburant à l'état gazeux au carburant à l'état liquide, se fait au redémarrage du moteur à combustion, notamment si celui-ci fonctionne en mode marche/arrêt. Pour le redémarrage effectué en démarrage rapide, on aura ainsi déjà des conditions de démarrage optimales car le moteur à combustion aura déjà effectué précédemment plusieurs cycles. En particulier, le fonctionnement avec du carburant liquide est réduit au mi- nimum dans le cas de démarrages, fréquents, comme cela est le cas des modes marche/arrêt ou des moteurs hybrides, qui utilisent pour l'entraînement non seulement le carburant liquide et le carburant gazeux mais également un ou des moteurs électriques. Cela favorise des combustions favorables à l'environnement dans le moteur à combustion. Selon une variante, on redémarre à la fin d'une durée prédéfinie, notamment après le premier démarrage du moteur à combustion interne ou après la coupure du moteur à combustion interne. Cette durée garantit que le moteur à combustion n'est pas encore totalement refroidi, créant ainsi de bonnes conditions pour utiliser le carbu- rant à l'état gazeux. Cela permet de façon simple un redémarrage avec une commutation rapide passant du carburant liquide au carburant à l'état gazeux. En variante, on redémarre si le moteur à combustion in- terne et/ou un catalyseur sont à une température prédéfinie. Ainsi, on ne détermine pas indirectement la température du moteur sur une du- rée prédéfinie mais partant de la température effective du moteur à combustion ou du catalyseur, on détermine le type de redémarrage à effectuer. Selon un développement, on introduit le carburant li- guide par injection directe dans les cylindres du moteur à combustion ce qui a l'avantage de permettre un redémarrage plus rapide que par une injection dans la tubulure d'aspiration car le carburant liquide est immédiatement disponible pour la combustion dans le cylindre du moteur. Selon un développement, l'invention se rapporte également à un dispositif de démarrage d'un moteur à combustion ou moteur thermique du type défini ci-dessus, caractérisé par des moyens qui, lors du démarrage du moteur à combustion, initient avec le carbu- rant liquide, un nombre prédéfini de combustions égal et/ou inférieur au nombre de cylindres du moteur et après le nombre prédéfini de combustions on passe du carburant liquide au carburant gazeux. Ce dispositif permet d'optimiser la consommation de car- burant gazeux, réduisant au minimum la consommation de carburant liquide et utilisant ainsi de manière plus poussée les avantages du car- burant gazeux. L'invention a également pour objet un appareil de com- mande ou de gestion de moteur du type défini ci-dessus, caractérisé par une unité de traitement pour démarrer le moteur à combustion com- as mande au moins un injecteur pour injecter du carburant liquide dans un cylindre du moteur et initier ainsi un nombre prédéfini de combustions inférieur/égal au nombre de cylindres du moteur à combustion et après le nombre prédéfini de combustions, l'installation de régulation de l'alimentation en carburant gazeux et de l'injecteur de gaz commande la 20 fourniture de carburant à l'état gazeux. L'appareil de gestion ou de commande du moteur permet une commutation plus rapide pour passer du carburant liquide au carburant gazeux. La procédure de déclenchement d'un redémarrage rapide peut ainsi être enregistrée dans l'appareil de commande du moteur 25 à combustion, ce qui évite l'utilisation d'installations de commande supplémentaires et constitue une solution économique. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un procédé, d'un dispositif et d'un appareil de 30 commande pour démarrer un moteur à combustion, représentés dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un moteur à combustion pour un mode de fonctionnement essence-gaz, - la figure 2 montre très schématiquement l'ordinogramme de mise en 35 oeuvre d'un exemple de réalisation du procédé de l'invention. Description de modes de réalisation de l'invention La figure 1 montre un moteur à combustion ou moteur thermique à quatre cylindres représenté uniquement par ses cylindres 1, 2, 3, 4 et la tubulure d'aspiration 5. Le moteur à combustion interne s peut fonctionner en mode essence-gaz et utilise de l'essence comme carburant liquide FK. Le carburant gazeux GK de cet exemple, est du gaz naturel. Mais on peut également utiliser des gaz liquéfiés ou de l'hydrogène. Dans la zone d'aspiration 7, l'injecteur de gaz 6 est relié par un régulateur de pression de gaz 7 et une valve d'arrêt ou de cou- 10 pure de gaz 8 au réservoir de gaz 9. L'injecteur de gaz 6 arrive ainsi dans la zone d'aspiration 5 du moteur à combustion interne dans laquelle le carburant gazeux GK est insufflé. Un injecteur respectif 10, 11, 12, 13, débouche directement dans chacun des cylindres 1, 2, 3, 4 ; cet injecteur garantit l'alimentation en essence comme carburant liquide FK 15 du moteur à combustion. La fourniture au moteur à combustion, de carburant à l'état gazeux GK sous la forme de gaz naturel ou de carburant à l'état liquide sous la forme d'essence est commandée par l'appareil de commande ou de gestion de moteur 14. L'appareil de commande de moteur 20 14 est relié à la valve de coupure de gaz 8 et à l'injecteur de gaz 6 pour gérer l'alimentation en carburant gazeux. Il y a en outre une liaison entre l'appareil de commande de moteur 14 et les injecteurs 10, 11, 12, 13, respectifs, ainsi qu'avec la bougie d'allumage de chacun des cylindres du moteur à combustion ; cette disposition n'est pas détaillée à 25 la figure 1. La figure 2 montre très schématiquement un ordinogramme pour la mise en oeuvre d'un exemple de réalisation du procédé de l'invention. Dans l'étape 100, on prépare le démarrage ST du moteur à combustion en branchant l'allumage. Ensuite, l'unité de traitement 15 30 de l'appareil de commande de moteur 14, détermine la température T du moteur à combustion. Ainsi, on détermine si la température T du moteur à combustion interne dépasse 80°C (bloc 101). Dans la négative, on fait un premier démarrage du moteur à combustion. L'expression "premier démarrage" signifie que le véhicule n'a pas fonctionné pendant 35 une durée prolongée. Au premier démarrage, on injecte uniquement du carburant liquide FK dans le moteur à combustion par les injecteurs 10, 11, 12, 13 (bloc 102). Ensuite, l'unité de traitement 15 de l'appareil de commande 14 détermine dans le bloc 103 si à partir du premier démarrage, il s'est écoulé une durée t supérieure à 20 secondes. Si cela n'est pas le cas, on revient au bloc 102 et le moteur à combustion con- tinue d'être alimenté en carburant liquide FK. Si le bloc 103 constate qu'il s'est écoulé plus de 20 se- condes à partir du premier démarrage, dans le bloc 104 on commute du carburant liquide FK à l'alimentation du moteur avec du carburant ga- zeux GK. Si dans le bloc 101 on a constaté que la température T du moteur à combustion était supérieure à 80°C, ce qui signifie que le moteur à combustion était encore actif il y a peu ; on passe alors au bloc 105 et on effectue un redémarrage. Au redémarrage, on commande les injecteurs 10, 11, 12, 13 par l'appareil de commande de moteur 14 pour que chaque injecteur 10, 11, 12, 13, injecte du carburant liquide FK dans le cylindre correspondant 1, 2, 3, 4. On aura ainsi successivement quatre combustions avec chaque fois une combustion dans chaque cylindre 1, 2, 3, 4. Ces combustions utilisent du carburant li- guide FK. L'unité de traitement 15 de l'appareil de commande 14 compte le nombre de combustions et après quatre combustions, l'appareil de commande 14, coupe l'alimentation en carburant liquide des cylindres 1, 2, 3, 4. En revanche, l'appareil de commande 14, active alors la vanne de coupure de gaz 8 et l'injecteur de gaz 6. Cela garantit que selon le bloc 104, du carburant gazeux GK est introduit directement dans la zone d'aspiration 5 du moteur thermique et à partir de cet instant, le moteur thermique ou moteur à combustion, ne fonctionne plus qu'avec du carburant gazeux GK. Le carburant gazeux GK se développe à partir de la plage d'aspiration 5 dans les quatre cylindres 1, 2, 3, 4 qui sont alors alimentés en carburant gazeux GK pour la combustion assurant ainsi l'entraînement par le moteur. Le procédé décrit convient notamment pour une applica- tion à des systèmes de véhicule fonctionnant en mode marche/arrêt, pour éviter une consommation inutilement élevée de carburant liquide FK. Cette stratégie de la commutation rapide pour passer du carburant liquide FK à une variante de carburant GK à l'état gazeux, réduit la charge de l'environnement par la combustion de carburant liquide FK, réduisant ainsi les gaz d'échappement (CO2). En principe, le procédé peut également s'appliquer en in- jectant le carburant liquide FK dans la tubulure d'aspiration 5 du mo- teur à combustion. Toutefois, l'injection directe représentée à la figure 1 du carburant liquide FK, est plus rapide ce qui accélère le démarrage.10 NOMENCLATURE cylindres du moteur à combustion conduite d'aspiration/tubulure d'aspiration injecteur de gaz régulateur de pression de gaz valve d'arrêt de gaz réservoir de gaz injecteurs appareil de commande ou de gestion du moteur unité de traitement 100-105 blocs de l'ordinogramme de mise en oeuvre d'un procédé de démarrage 15 1, 2, 3, 4 5 6 7 8 9 10, 11 12 13 14 15 REVENDICATIONS1°) Procédé de démarrage d'un moteur à combustion alimenté en carburant à l'état liquide (FK) et en carburant à l'état gazeux (GK), procédé selon lequel le moteur à combustion est démarré avec du car- burant liquide (FK) et ensuite on l'alimente avec du carburant gazeux (GK), procédé caractérisé en ce que le démarrage du moteur à combustion se fait avec du carburant à l'état liquide (FK) pour un nombre prédéfini de combustions, inférieur ou égal au nombre de cylindres (1, 2, 3, 4) du moteur et après le nombre prédé- fini de combustions, on passe au carburant à l'état gazeux (GK). 2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on effectue seulement une combustion avec le carburant liquide (FK), dans un cylindre (1, 2, 3, 4) avant de commuter le fonctionnement sur le carburant gazeux (GK). 3°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la commutation du carburant liquide (FK) au carburant gazeux (GK) se fait lors d'un redémarrage du moteur à combustion, notamment en mode marche/arrêt. 4°) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que on redémarre à la fin d'un intervalle de temps prédéfini (t), notamment après le démarrage du moteur thermique ou après la coupure du moteur thermique. 5°) Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce qu' on redémarre si le moteur à combustion et/ou le catalyseur ont une température (T) prédéfinie.356°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que on introduit le carburant liquide (FK) dans les cylindres (1, 2, 3, 4) du moteur à combustion par injection directe. 7°) Dispositif de démarrage d'un moteur à combustion fonctionnant avec du carburant à l'état liquide (FK) et avec du carburant à l'état gazeux (GK), le moteur thermique étant démarré avec le carburant à l'état liquide (FK) et ensuite il continue de fonctionner avec le carburant à l'état gazeux (GK), dispositif caractérisé par des moyens (14, 15) qui, lors du démarrage du moteur à combustion, initient avec le carburant liquide, un nombre prédéfini de combustions égal et/ou inférieur au nombre de cylindres (1, 2, 3, 4) du moteur et après le nombre prédéfini de combustions on passe du carburant li- quide (FK) au carburant gazeux (GK). 8°) Appareil de commande de moteur relié à une installation de régula- tion d'alimentation (7, 8, 9) du carburant gazeux (GK), à un injecteur de gaz (6) du carburant gazeux (GK) ainsi qu'à au moins un injecteur (10, 11, 12, 13) de carburant liquide (FK), caractérisé en ce qu' pour démarrer le moteur à combustion une unité de traitement (15) commande au moins un injecteur (10, 11, 12, 13) pour injecteur du carburant liquide (FK) dans un cylindre (1, 2, 3, 4) du moteur à com- bustion et d'initier ainsi un nombre prédéfini de combustions, inférieur/égal au nombre de cylindres du moteur et après le nombre prédéfini de combustions, l'installation de régulation (7, 8, 9) de l'alimentation en carburant gazeux (GK) et de l'injecteur de gaz (6) com- mande la fourniture de carburant (GK) à l'état gazeux.