Brevet FR3010143A1 — publié le 20150306

PROCEDE D'OPTIMISATION D'UN PREMIER DEMARRAGE DE MOTEUR THERMIQUE DE VEHICULE [0001] L'invention porte sur un procédé d'optimisation d'un premier démarrage de moteur thermique de véhicule, notamment en sortie d'usine. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse avec tous les types de motorisation de véhicule automobile. [0002] On connaît des circuits d'alimentation en carburant du moteur qui permettent d'optimiser la consommation en carburant. De tels circuits comportent à cet effet une pompe basse pression apte à assurer, via un réseau basse pression, le transfert du carburant puisé dans le réservoir vers une pompe haute pression. Cette dernière permet d'alimenter en carburant une rampe d'injection, laquelle conduit le carburant provenant de la pompe haute pression vers des injecteurs commandés électriquement. [0003] Actuellement, la technique pour réaliser un premier démarrage en sortie d'usine consiste à activer la pompe basse pression (sans démarrer le moteur) pour assurer une montée en pression dans le système puis à effectuer une tentative de démarrage en fin de ligne au moyen d'une clef de démarrage pouvant prendre des formes autres qu'une clef, telles qu'une carte avec ou sans contact, ou autre dispositif équivalent. On a observé avec cette technique de nombreux cas de calage, non démarrage, ou des durées de premier démarrage très longues (supérieures à 20 secondes). Cela s'explique par le fait que les canalisations qui n'ont jamais été utilisées sont remplies d'air, en sorte que les premières injections se font avec de l'air, ce qui produit un démarrage inefficace. [0004] En effet, lorsque la pompe basse pression tourne (sans rotation moteur), le carburant déplace l'air qui se comprime en se déplaçant vers la pompe haute pression. Une fois la pression d'ouverture du clapet haute pression atteinte, le processus se prolonge jusqu'à remplir toute la rampe d'injection tout en poussant l'air vers les injecteurs. On aboutit alors à une situation dans laquelle une quantité d'air importante est présente au nez de chaque injecteur et dans la rampe d'injection. [0005] Ainsi, comme cela ressort de la figure 1 montrant l'évolution de la fraction volumétrique liquide/gaz dans les différents éléments du circuit d'alimentation en fonction du temps (0 correspond à un remplissage exclusif d'air et 1 correspond à un remplissage exclusif de carburant), pour une pompe basse pression qui débite jusqu'à 6 Bars, la stratégie actuelle de démarrage permet de vider d'air le réseau basse pression (cf. courbe C3) et 25% de son air le conduit qui s'étend entre la pompe haute pression et la rampe d'injection (cf. courbe C4), mais tout le reste du système est plein d'air (cf. courbes C8 pour la rampe d'injection, et les courbes C91-C93 pour les injecteurs). [0006] Le problème est donc double dans la mesure où d'une part de l'air est injecté dans les cylindres du moteur et non du carburant ce qui ne permet pas d'obtenir de combustion, et d'autre part le débit de gaz est beaucoup plus faible que le débit de liquide, ce qui engendre une longue durée de latence avant le démarrage et une incertitude quant à la quantité de carburant injectée. [0007] L'invention vise à résoudre efficacement ces problèmes en proposant un procédé d'optimisation d'un premier démarrage de moteur thermique de véhicule automobile alimenté en carburant par un circuit d'alimentation comportant une pompe basse pression apte à assurer un transfert du carburant puisé dans un réservoir vers une pompe haute pression, ladite pompe haute pression étant apte à alimenter en carburant une rampe d'injection conduisant le carburant provenant de la pompe haute pression vers une pluralité d'injecteurs, tel qu'il comporte l'étape de laisser au moins un injecteur ouvert pendant une durée calibrée au cours d'une phase de fonctionnement de la pompe basse pression sans rotation dudit moteur thermique, avant d'effectuer le premier démarrage dudit moteur thermique. [0008] L'invention permet ainsi, par ouverture d'un ou plusieurs injecteurs pendant la phase de fonctionnement de la pompe basse pression, de remplir au moins en partie en carburant l'ensemble des différents éléments du circuit d'alimentation avant d'effectuer le premier démarrage du moteur thermique. L'invention permet ainsi d'éviter les calages du moteur thermique et de réduire significativement le temps de premier démarrage en usine. [0009] Selon une mise en oeuvre, le procédé comporte l'étape de laisser ouvert un des injecteurs, notamment l'injecteur le plus éloigné d'une entrée de carburant dans la rampe d'injection. [0010] Selon une mise en oeuvre, le moteur comportant trois injecteurs, il comporte l'étape de laisser ouvert l'injecteur pendant environ 11 secondes, par exemple entre 5 et 15 secondes et de préférence au plus 12 secondes. [0011] C'est une première variante selon l'invention, où seul un injecteur est laissé ouvert puis refermé au bout d'une durée donnée. [0012] Selon une mise en oeuvre, le procédé comporte l'étape de laisser tous les injecteurs ouverts pendant la phase de fonctionnement de la pompe basse pression, et de fermer lesdits injecteurs l'un après l'autre après écoulement de durées calibrées dès que le carburant atteint le nez de l'injecteur à fermer. [0013] Selon une mise en oeuvre, le moteur thermique comportant trois injecteurs, le procédé comporte l'étape de laisser ouvert le premier injecteur situé le plus proche d'une entrée de carburant de la rampe d'injection pendant une première durée calibrée, de laisser ouvert le deuxième injecteur situé à une distance intermédiaire entre le premier injecteur et le troisième injecteur pendant une deuxième durée calibrée supérieure à la première durée calibrée et de laisser ouvert le troisième injecteur le plus éloigné de l'entrée de carburant dans la rampe d'injection pendant une troisième durée calibrée supérieure à la deuxième durée calibrée. [0014] Selon une mise en oeuvre, la première durée calibrée est choisie d'environ 10 secondes, notamment comprise entre 5 et 15 secondes, la deuxième durée calibrée est choisie d'environ 11 secondes, notamment comprise entre 8 et 15 secondes, et la troisième durée calibrée est choisie d'environ 12 secondes, et est notamment comprise entre 8 et 20 secondes. [0015] Il s'agit d'une deuxième variante de l'invention, où les injecteurs sont fermés progressivement (et non un seul comme la première variante mentionnée plus haut). [0016] Notamment dans la mise en oeuvre de cette deuxième variante, les durées de calibration démarrent au même instant tO. Cela signifie que l'invention, notamment mise en oeuvre selon l'une ou l'autre de ces deux variantes, permet d'atteindre une durée totale de calibration d'au plus 25 secondes, et notamment d'au plus 20 secondes, et même d'au plus 12 secondes, ce qui est excellent par rapport aux solutions antérieures, et très important dans le contexte d'une ligne en usine, où l'on cherche toujours des gains en temps, notamment dans la phase de calibration. [0017] Selon une mise en oeuvre, la ou les durées d'ouverture d'un ou plusieurs injecteurs sont calibrées avec une marge de sécurité de manière à éviter toute compression hydraulique. [0018] Selon une mise en oeuvre, le procédé comporte l'étape d'autoriser une ouverture du ou des injecteurs uniquement lorsqu'un cylindre correspondant du moteur est dans un cycle d'échappement. Cela permet d'éviter qu'une quantité de liquide parvienne dans le cylindre car cela pourrait entraîner une compression hydraulique. [0019] Selon une mise en oeuvre, le procédé comporte l'étape de détecter le cycle d'échappement du cylindre correspondant à l'injecteur ouvert en utilisant des informations issues d'un capteur installé sur un arbre à cames du moteur thermique. [0020] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. [0021] La figure 1, déjà décrite, est une représentation graphique de l'évolution de la fraction volumétrique liquide/gaz dans les différents éléments du circuit d'alimentation en carburant en fonction du temps lors de la mise en oeuvre du procédé de premier démarrage du moteur selon l'état de l'art; [0022] La figure 2 représente une modélisation d'un circuit d'alimentation en carburant d'un moteur thermique avec lequel est mis en oeuvre le procédé de premier démarrage du moteur selon l'invention; [0023] La figure 3 est une représentation graphique de l'évolution de la fraction volumétrique liquide/gaz dans les différents éléments du circuit d'alimentation en carburant du moteur en fonction du temps lors de la mise en oeuvre d'une première stratégie du procédé de premier démarrage du moteur thermique selon l'invention; [0024] La figure 4 est une représentation graphique de l'évolution de la fraction volumétrique liquide/gaz dans les différents éléments du circuit d'alimentation en carburant du moteur en fonction du temps lors de la mise en oeuvre d'une deuxième stratégie du procédé de premier démarrage du moteur thermique selon l'invention. [0025] II est à noter que pour la fraction volumétrique liquide/gaz indiquée en ordonnée sur les figures 1, 3 et 4, la valeur "0" correspond à un remplissage exclusif d'air et la valeur "1" correspond à un remplissage exclusif de liquide, en l'occurrence du carburant. [0026] Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. [0027] La figure 2 montre un circuit 1 d'alimentation en carburant d'un moteur thermique de véhicule automobile comportant une pompe basse pression 2 associée à un clapet anti-retour 21. La pompe basse pression 2 est apte à assurer, via un réseau basse pression 3, le transfert du carburant puisé dans le réservoir 6 vers une pompe haute pression 7. La pompe basse pression 2 appelée encore "pompe de gavage" pourra être installée à l'intérieur du réservoir 6, auquel cas la pompe 2 sera de préférence située dans un bol du réservoir. Alternativement, la pompe de gavage 2 pourra être installée à l'extérieur du réservoir 6. [0028] Par ailleurs, le carburant issu de la pompe haute pression 7 passe par un conduit 4 s'étendant entre la pompe 7 et une rampe d'injection 8 afin d'alimenter ladite rampe d'injection 8. La rampe d'injection 8 conduit le carburant provenant de la pompe haute pression 7 vers des injecteurs 91-93 commandés électriquement. Les injecteurs 91-93 ici au nombre de trois injectent chacun du carburant dans un cylindre correspondant 101-103. Le premier injecteur 91 est l'injecteur situé le plus proche de l'entrée de carburant dans la rampe d'injection 8, le deuxième injecteur 92 correspond à l'injecteur situé à une distance intermédiaire entre le premier 91 et le troisième injecteur 93, tandis que le troisième injecteur 93 correspond à l'injecteur le plus éloigné de l'entrée de carburant dans la rampe d'injection 8. [0029] On distingue différents éléments dans la modélisation de la rampe d'injection 8: - une jonction 81 entre le conduit 4, une portion linéaire 82, et le premier injecteur 91; - une portion linéaire 82 s'étendant entre la jonction 81 et une jonction 83; - la jonction 83 entre la portion linéaire 82, une portion linéaire 84 et le deuxième injecteur 92; - la portion linéaire 84 s'étendant entre la jonction 83 et une portion courbe 85; et 25 - la portion courbe 85 assurant la liaison entre la portion linéaire 84 et le troisième injecteur 93. [0030] On décrit ci-après deux mises en oeuvre du procédé de premier démarrage du moteur thermique en usine selon l'invention. [0031] Suivant une première mise en oeuvre, le troisième injecteur 93 le plus éloigné par 30 rapport à l'entrée du carburant dans la rampe d'injection 8 est laissé ouvert au cours d'une phase de fonctionnement de la pompe basse pression 2 sans rotation moteur pendant une durée calibrée T. Les deux autres injecteurs 91 et 92 demeurent fermés pendant l'ouverture du troisième injecteur 93. Le démarrage du moteur est réalisé une fois la durée T calibrée d'ouverture du troisième injecteur 93 écoulée. [0032] Ainsi, pour une durée calibrée T de l'ordre de 11.53s, un tel procédé permet de remplir au moins en partie en carburant l'ensemble des différents éléments du circuit 1 d'alimentation en carburant. En effet, comme cela ressort clairement de la figure 3, à l'issue de la durée T, le réseau basse pression (cf. courbe C3), le conduit 4 reliant la pompe haute pression à la rampe d'injection (cf. courbe C4) et la rampe d'injection (en particulier les portions linéaires 82 et 84 - cf. courbes correspondantes C82 et C84) sont vidés complétement de l'air qu'ils contenaient initialement. Par ailleurs, deux injecteurs sont remplis à plus de 30% de carburant (l'un à 33% comme indiqué par la courbe C92 et l'autre à 47% de carburant comme indiqué par la courbe C91), et le troisième injecteur 93 rempli à plus 90% (en l'occurrence à 95% comme indiqué par la courbe C93). [0033] La durée T pourra bien entendu être adaptée en fonction de la configuration du moteur. Dans tous les cas, la durée T est de préférence calibrée avec une marge de sécurité de manière à éviter qu'une quantité de liquide parvienne dans le cylindre car cela pourrait entraîner une compression hydraulique. En outre, l'ouverture de l'injecteur 93 est de préférence autorisée uniquement lorsque le cylindre correspondant du moteur est dans un cycle d'échappement. Ainsi, même si une petite quantité de carburant passe par l'injecteur 93, elle ira directement dans l'échappement en évitant ainsi toute compression hydraulique. Pour détecter le cycle d'échappement du cylindre correspondant à l'injecteur 93 ouvert, il sera possible d'utiliser des informations issues d'un capteur installé sur un arbre à cames du moteur (non représenté). [0034] Suivant une deuxième mise en oeuvre du procédé selon l'invention, les trois injecteurs 91-93 du moteur sont laissés ouverts pendant la phase de fonctionnement de la pompe basse pression 2. Les trois injecteurs 91-93 sont ensuite fermés l'un après l'autre après écoulement de durées calibrées dès que le liquide atteint le nez d'un des injecteurs 91-93. [0035] Un telle stratégie de pilotage des injecteurs 91-93 permet de remplir en carburant l'ensemble des différents éléments du circuit d'alimentation avant le démarrage du moteur de manière encore plus efficace que la première mise en oeuvre du procédé. [0036] Ainsi, comme cela ressort clairement de la figure 4, le premier injecteur 91 est laissé ouvert pendant une première durée T1 calibrée valant environ 10 secondes jusqu'à ce que le carburant atteigne le nez dudit injecteur 91 (cf. courbe C91), les deux autres injecteurs 92, 93 étant encore ouverts au moment de la fermeture de l'injecteur 91 (cf. courbes C92 et C93). [0037] Le deuxième injecteur 92 est laissé ouvert pendant une deuxième durée T2 calibrée supérieure à T1 valant environ 11 secondes jusqu'à ce que le carburant atteigne le nez dudit injecteur 92 (cf. courbe C92), l'injecteur 93 étant encore ouvert au moment de la fermeture de l'injecteur 92. [0038] Le troisième injecteur 93 le plus éloigné est laissé ouvert pendant une troisième durée T3 calibrée supérieure à T2 valant environ 12 secondes (cf. courbe C93) jusqu'à ce que le carburant atteigne le nez dudit injecteur 93. [0039] A l'issue de la mise en oeuvre de ce procédé, l'ensemble des éléments du circuit d'alimentation en carburant, à savoir le réseau basse pression (cf. courbe C3), le conduit reliant la pompe haute pression et la rampe d'injection (cf. courbe C4) et la rampe d'injection (cf. courbes C82 et C84), et les injecteurs (cf. courbes C91-C93) sont remplis de carburant à plus de 90% et ce en moins de 12s. [0040] Les durées calibrées T1, T2, et T3 pourront bien entendu être adaptées en fonction de la configuration du moteur. Dans tous les cas, les durées T1-T3 sont de préférence calibrées avec une marge de sécurité de manière à éviter toute compression hydraulique. [0041] Comme dans la première mise en oeuvre, l'ouverture des trois injecteurs 91-93 est de préférence autorisée uniquement lorsque le cylindre correspondant est dans un cycle d'échappement. Ainsi, même si une petite quantité de carburant passe par un des injecteurs 91-93, elle ira directement dans l'échappement en évitant ainsi toute compression hydraulique. Pour détecter le cycle d'échappement du cylindre correspondant à l'injecteur 91-93 ouvert, il sera possible d'utiliser des informations issues d'un capteur installé sur un arbre à cames du moteur thermique (non représenté). [0042] Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux deux modes de mise en oeuvre précédemment décrits et l'homme du métier pourra les modifier sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, dans une variante de mise en oeuvre, il serait possible de contrôler l'ouverture de deux injecteurs uniquement parmi les trois au cours de la phase de fonctionnement de la pompe basse pression 2 alors que le moteur thermique est à l'arrêt. En variante également, le moteur thermique comporte quatre cylindres (et donc quatre injecteurs correspondants), le nombre de cylindres du moteur thermique dépendant de l'application envisagée. REVENDICATIONS: 1. Procédé d'optimisation d'un premier démarrage de moteur thermique de véhicule automobile alimenté en carburant par un circuit d'alimentation (1) comportant une pompe basse pression (2) apte à assurer un transfert du carburant puisé dans un réservoir (6) vers une pompe haute pression (7), ladite pompe haute pression (7) étant apte à alimenter en carburant une rampe d'injection (8) conduisant le carburant provenant de la pompe haute pression (7) vers une pluralité d'injecteurs (91-93), caractérisé en ce qu'il comporte l'étape de laisser au moins un injecteur ouvert (91-93) pendant une durée calibrée (T, -T3) au cours d'une phase de fonctionnement de la pompe basse pression (2) sans rotation dudit moteur thermique, avant d'effectuer le premier démarrage dudit moteur thermique. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape de laisser ouvert l'injecteur (93) le plus éloigné d'une entrée de carburant dans la rampe d'injection (8). 3. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le moteur comportant trois injecteurs (91-93), il comporte l'étape de laisser ouvert l'injecteur (93) le plus éloigné d'une entrée de carburant dans la rampe d'injection (8) pendant entre 5 et 15 secondes, notamment pendant au plus 12 secondes. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape de laisser tous les injecteurs (91-93) ouverts pendant la phase de fonctionnement de la pompe basse pression (2), et de fermer lesdits injecteurs (91-93) l'un après l'autre après écoulement de durées calibrées dès que le carburant atteint le nez de l'injecteur (91-93) à fermer. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le moteur thermique comportant trois injecteurs, il comporte l'étape de laisser ouvert le premier injecteur (91) situé le plus proche d'une entrée de carburant de la rampe d'injection (8) pendant une première durée calibrée (T1), de laisser ouvert le deuxième injecteur (92) situé à une distance intermédiaire entre le premier injecteur (91) et le troisième injecteur (93) pendant une deuxième durée calibrée (T2) supérieure à la première durée calibrée (T1) et de laisser ouvert le troisième injecteur (93) le plus éloigné de l'entrée decarburant dans la rampe d'injection (8) pendant une troisième durée (T3) calibrée supérieure à la deuxième durée calibrée (T2). 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la première durée calibrée (11) est comprise entre 5 et 15 secondes, et notamment d'environ 10 secondes, la deuxième durée calibrée (T2) est comprise entre 8 et 15 secondes, et notamment d'environ 11 secondes et la troisième durée calibrée (T3) est comprise entre 8 et 20 secondes, et notamment d'environ 12 secondes. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ou les durées (T, T1-13) d'ouverture d'un ou plusieurs injecteurs sont calibrées avec une marge de sécurité de manière à éviter toute compression hydraulique. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape d'autoriser une ouverture du ou des injecteurs (91-93) uniquement lorsqu'un cylindre correspondant du moteur est dans un cycle d'échappement. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape de détecter le cycle d'échappement du cylindre correspondant à l'injecteur ouvert (91-93) en utilisant des informations issues d'un capteur installé sur un arbre à cames du moteur thermique. 10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la durée totale de calibration est d'au plus 25 secondes, et notamment d'au plus 20 secondes, et de préférence d'au plus 12 secondes.