Brevet FR3025837A1 — publié le 20160318

GESTION DU DEMARRAGE D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE A ESSENCE A INJECTION INDIRECTE DE VEHICULE AUTOMOBILE L'invention concerne le démarrage d'un moteur à combustion interne à injection indirecte de véhicule automobile, plus particulièrement un moteur à essence. Un moteur à combustion interne à injection indirecte comprend au moins un injecteur pour injecter du carburant dans un collecteur d'admission en amont d'une chambre de combustion, ce collecteur d'admission étant en communication avec l'extérieur via une entrée d'air, par exemple un boitier papillon. Le carburant peut être pulvérisé et ainsi mélangé à l'air en amont de la chambre de combustion, dans laquelle la combustion proprement dite a lieu. Un calculateur permet de piloter le réglage du moteur, et notamment la quantité d'air et de carburant injectée. En fonctionnement classique d'un moteur à essence, les mesures issues d'une sonde de richesse à l'échappement sont utilisées dans une boucle fermée, afin d'asservir la richesse à l'échappement à une valeur nominale de fonctionnement. Lors d'un démarrage à froid du moteur, cette sonde de richesse à l'échappement n'est pas fonctionnelle car sa température n'est pas suffisante, et le calculateur fonctionne en boucle ouverte, en imposant une injection d'une quantité prédéterminée de carburant et l'admission d'une quantité prédéterminée d'air frais dans le collecteur d'admission. Or, lorsque le moteur est arrêté, il arrive que se produisent des fuites statiques de carburant au niveau des injecteurs, bien que les injecteurs soient fermés. Du carburant est ainsi injecté dans le collecteur d'admission pendant l'arrêt du moteur. De fait, ces fuites statiques peuvent être relativement difficiles à maitriser, car elles sont liées à des dérives des injecteurs dues notamment à l'encrassement. En cas d'arrêt de longue durée, par exemple d'une durée supérieure à deux heures, il existe, dans la mesure où le démarrage du moteur est ensuite effectué sans prendre en compte ce surplus de carburant, un risque d'introduire dans le moteur une quantité totale de carburant si importante que la richesse maximale pour assurer une 3025837 2 combustion correcte est dépassée. Le moteur est noyé, il ne démarre pas ou bien très lentement. Le conducteur doit alors garder la clé activée pendant quelques secondes avant que le moteur démarre, ou bien il doit répéter l'opération. 5 Le document US 2013/0253804 décrit un procédé dans lequel on estime une quantité de carburant issu de fuites aux injecteurs pendant un arrêt du moteur, à partir de deux indices relatifs à la qualité des démarrages. Cette méthode risque toutefois de s'avérer relativement peu fiable, 10 notamment parce qu'une mauvaise qualité de démarrage peut être imputable à d'autres facteurs que des fuites aux injecteurs, par exemple l'encrassement d'un boitier papillon. En outre, l'estimation du niveau de fuite est délicate à effectuer, les conditions réelles de fonctionnement du moteur (thermique, fluide utilisé, etc.) étant difficiles à reproduire en 15 laboratoire lors de la mise au point. Ainsi, si le démarrage est ensuite adapté en fonction des résultats issus de ce procédé, le démarrage risque de s'effectuer de façon peu satisfaisante pour le conducteur. On cherche donc à améliorer la satisfaction du conducteur lors 20 du démarrage. Il est proposé un procédé de gestion du démarrage d'un dispositif de moteur à combustion interne à essence à injection indirecte d'un véhicule automobile, ce dispositif de moteur comprenant un collecteur d'admission avec une entrée d'air, un injecteur pour l'injection de 25 carburant dans le collecteur d'admission, et une chambre de combustion, en aval du collecteur d'admission, pour la combustion du carburant injecté, ce procédé comprenant les étapes suivantes : - recevoir d'un capteur installé dans le collecteur d'admission une valeur de la richesse du mélange air/carburant dans le collecteur 30 d'admission, - élaborer un signal de commande du réglage du moteur en fonction de la valeur reçue, et - transmettre le signal de commande vers un actionneur de l'injecteur et/ou un actionneur de l'entrée d'air de façon à adapter l'injection de carburant et/ou l'admission d'air dans le collecteur d'admission. 3025837 3 On peut ainsi limiter l'injection de carburant et/ou augmenter le débit d'air frais si la valeur reçue révèle la présence d'une quantité de carburant dans le collecteur d'admission jugée trop importante. Ainsi, en mesurant directement la richesse dans le collecteur 5 d'admission, on peut piloter le démarrage de façon plus adaptée que dans l'art antérieur, dans lequel on se base sur une estimation indirecte. Ce procédé peut être mis en oeuvre suite à la réception d'un signal de démarrage du dispositif de moteur, ou bien encore pendant l'arrêt 10 moteur. Dans ce dernier cas, on peut par exemple prévoir d'ouvrir l'entrée d'air pendant une durée prédéterminée afin de renouveler l'air présent dans le collecteur d'admission. Le procédé peut être réitéré régulièrement pendant la durée de l'arrêt moteur. En particulier, on 15 peut prévoir des compteurs pour limiter la durée d'ouverture de l'entrée du moteur, par exemple à 10 minutes, et pour sortir un processeur d'un état de veille, par exemple toutes les heures. A la sortie de l'état de veille, le processeur reçoit une valeur de richesse mesurée, et si cette valeur est estimée trop élevée, il transmet un signal de commande 20 d'ouverture de l'entrée d'air, pendant par exemple 10 minutes. Le processeur retourne ensuite dans un état de veille. L'invention n'est en rien limitée à une façon particulière de limiter la quantité de carburant injecté et/ou d'augmenter le débit d'air frais en cas de présence d'une quantité de carburant dans le collecteur 25 d'admission estimée trop élevée. On pourra par exemple prévoir une fonction de transfert, par exemple continue, avec une valeur égale à 1 pour les faibles valeurs de richesses, par exemple en-dessous de 0,2, 0,3 ou 0,4, et une pente décroissante pour les valeurs de richesse plus élevées. 30 Avantageusement, la valeur reçue peut être comparée à un seuil de richesse prédéterminé, par exemple de 0,2, 0,3 ou 0,4, et si la valeur reçue est supérieure à ce seuil, on peut choisir pour le signal de commande une valeur correspondant à une injection moindre et/ou à une quantité d'air entrant plus élevée(s) que celle(s) correspondant à la 35 ou aux valeur(s) choisie(s) si la valeur reçue est inférieure à ce seuil. Par exemple, le signal de commande peut avoir une valeur prédéterminée si la valeur reçue est inférieure, ou inférieure ou égale, à 3025837 4 ce seuil. Si la valeur reçue est supérieure à ce seuil, on peut choisir pour le signal de commande une valeur correspondant à une injection moindre et/ou à une quantité d'air entrant plus élevée(s) que celle(s) correspondant à la valeur prédéterminée. 5 La valeur prédéterminée du signal de commande peut correspondre à un réglage classique du moteur, c'est-à-dire sans prise en compte du possible effet des fuites aux injecteurs.. Alternativement, on pourra prévoir d'élaborer, si la valeur reçue est inférieure au seuil, un signal de commande qui soit toujours 10 fonction de la valeur reçue. On pourrait ainsi prévoir d'augmenter la quantité de carburant injectée lorsque la valeur de richesse mesurée est particulièrement faible. On pourra prévoir que, pour les valeurs au-dessus de ce seuil, le signal de commande soit élaboré de façon à limiter l'injection à une 15 quantité injectée donnée ou bien encore à interdire l'injection. Avantageusement, on peut prévoir, notamment s'il s'avère à l'issue de la comparaison que la valeur reçue est supérieure au seuil, de calculer une valeur de différence entre la valeur reçue et une valeur nominale, par exemple la valeur du seuil, et que le signal de commande 20 de l'injection soit élaboré en fonction de cette valeur de différence. Ainsi, si la valeur de différence est relativement élevée, la diminution de la quantité de carburant injectée pourra être plus importante que si la valeur de la différence est faible. Avantageusement, la valeur nominale peut être fonction de la 25 température du dispositif de moteur lors du démarrage. On pourra par exemple prévoir une cartographie permettant de mettre en correspondance une valeur nominale du paramètre représentatif de la richesse avec une valeur de température courante issue d'un capteur installé sur le dispositif de moteur. 30 Le signal de démarrage du dispositif de moteur peut avantageusement être fourni par la mise sous contact du véhicule. Le seuil de richesse peut avantageusement être compris entre 0,2 et 0,4, avantageusement entre 0,25 et 0,35, avantageusement égal à 0,3. Il s'est en effet avéré que le retard à l'allumage était significatif pour 35 une valeur de richesse à l'arrêt, dans le collecteur d'admission, de 0,4, et qu'en revanche le retard à l'allumage était encore relativement faible pour une valeur de richesse à l'arrêt, dans le collecteur d'admission, de 3025837 5 0,3. Adapter le réglage moteur lors du démarrage lorsque la richesse mesurée dans le collecteur d'admission à l'arrêt est supérieure ou égale à 0,3 peut ainsi permettre d'éviter ou de limiter les retards à l'allumage. Le capteur installé dans le collecteur d'admission peut être 5 installé entre l'entrée d'air et une soupape entre le collecteur d'admission et la chambre de combustion. Le capteur peut se présenter sous la forme d'une sonde de richesse de type proportionnelle du même type que la sonde de richesse proportionnelle couramment installée à l'échappement des moteurs à 10 essence pour réguler la richesse à l'échappement. Il est en outre proposé un dispositif de gestion du démarrage d'un dispositif de moteur à combustion interne à essence à injection indirecte d'un véhicule automobile, ce dispositif de moteur comprenant un collecteur d'admission avec une entrée d'air, un injecteur pour 15 l'injection de carburant dans le collecteur d'admission, et une chambre de combustion, en aval du collecteur d'admission, pour la combustion du carburant injecté, ce dispositif de gestion comprenant : - des moyens de réception, pour recevoir, notamment pendant un arrêt moteur ou bien encore suite à la réception d'un signal de 20 démarrage du dispositif de moteur, une valeur de richesse du mélange air/carburant dans le collecteur d'admission, issue d'un capteur installé dans le collecteur d'admission, - des moyens de traitement agencés pour élaborer un signal de commande du réglage moteur en fonction de la valeur reçue, et 25 - des moyens de transmission pour transmettre le signal de commande vers un actionneur de l'injecteur et/ou un actionneur de l'entrée d'air de façon à adapter l'injection de carburant et/ou l'admission d'air dans le collecteur d'admission. Ce dispositif de gestion peut par exemple comprendre ou être 30 intégré dans un ou plusieurs processeurs, par exemple un microprocesseur, un micro contrôleur ou autre. Les moyens de traitement peuvent être agencés pour lire dans une mémoire une valeur nominale de la richesse. La mémoire peut être une mémoire programmable, par exemple une mémoire EEPROM (de 35 l'anglais « Electrically Erasable Read-Only-Memory »). 3025837 6 Les moyens de traitement peuvent par exemple comprendre un coeur de processeur ou CPU (de l'anglais « Central Processing Unit »), ou autre. Les moyens de réception peuvent par exemple comprendre un 5 port d'entrée, une broche, ou autre. Les moyens de transmission peuvent par exemple comprendre un port de sortie, une broche, ou autre. Il est en outre proposé un dispositif de moteur à combustion interne à essence à injection indirecte d'un véhicule automobile, 10 comprenant : - un collecteur d'admission avec une entrée d'air, - un injecteur pour l'injection de carburant dans le collecteur d'admission, - une chambre de combustion, en aval du collecteur d'admission, 15 pour la combustion du carburant injecté, Le dispositif de moteur comprend en outre un capteur apte à mesurer une valeur de richesse du mélange air/carburant dans le collecteur d'échappement et à transmettre la valeur mesurée à un dispositif de gestion du démarrage, ce capteur étant installé dans le 20 collecteur d'admission. L'entrée d'air et/ou l'injecteur sont agencés pour être pilotés par un signal de commande du réglage moteur reçu du dispositif de gestion du démarrage suite à la transmission audit dispositif de la valeur de la richesse mesurée. 25 Ce dispositif de moteur comprend un moteur à essence à injection indirecte. L'injection peut être monopoint, multipoints, séquentielle, simultanée, ou autre. L'entrée d'air peut comprendre un boitier papillon, une valve, un 30 système de distribution variable, ou autre. Il est en outre proposé un système de moteur comprenant le dispositif de moteur tel que décrit ci-dessus, ainsi qu'un dispositif de gestion du démarrage tel que décrit ci-dessus. Il est en outre proposé un véhicule automobile comprenant un 35 système de moteur tel que décrit ci-dessus. Il est en outre proposé un produit programme d'ordinateur comprenant des instructions pour effectuer les étapes du procédé 3025837 7 décrit ci-dessus, lorsque ces instructions sont exécutées par un processeur. Ce programme peut être stocké sur un support de type disque dur, ou autre, téléchargé, ou autre. L'invention sera mieux comprise en référence aux figures 5 suivante : La figure 1 montre un exemple d'une partie d'un système de moteur de véhicule automobile selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 2 est un logigramme d'un exemple de procédé selon un 10 mode de réalisation de l'invention. En référence à la figure 1, un système de moteur 1 comprend un dispositif de moteur 9 et un dispositif de gestion 7. Le dispositif de moteur 9 comprend un collecteur d'admission 2, ici une tubulure d'admission 2, entre une entrée d'air 11 (qui se 15 présente sous la forme d'un boitier papillon 11) et une soupape d'admission 5. Un injecteur 6 permet de pulvériser du carburant, par exemple de l'essence, dans la tubulure d'admission 2. L'injection est pilotée par le dispositif de gestion 7. 20 Le dispositif de gestion peut comprendre une unité de traitement 7, apte à piloter en outre la soupape d'admission 5, et une soupape d'échappement 10. L'essence injectée se mélange à l'air dans le collecteur d'admission 2, puis ce mélange est aspiré lors de l'ouverture de la 25 soupape d'admission 5. La combustion a alors lieu dans la chambre de combustion 3. Les gaz brûlés sont ensuite évacués via une tubulure d'échappement 4, après ouverture de la soupape d'échappement 10. Un capteur de richesse, par exemple une sonde de richesse 30 proportionnelle, représentée schématiquement sous la référence 8, est installée dans le collecteur d'admission 2. Cette sonde 8 permet de mesurer la richesse Ri adm du mélange air/carburant à l'intérieur du collecteur d'admission 2, c'est-à-dire, de manière connue en soi, le rapport stoechiométrique entre les masses de 35 carburant et d'air présentes dans le collecteur d'admission 2. 3025837 8 Lors d'une mise sous contact, une valeur de richesse mesurée Ri adm est transmise par la sonde 8 à l'unité de traitement 7. L'unité de traitement 7 élabore alors un signal de commande de l'injecteur 6, et/ou du boitier papillon, afin de diminuer la quantité 5 d'essence injectée et/ou, respectivement d'augmenter le débit d'air frais, si la valeur de richesse mesurée Ri adm est déjà relativement élevée. Plus précisément, la figure 2 est un logigramme d'un exemple de procédé mis en oeuvre dans l'unité de traitement 7. Ce procédé est mis en oeuvre lors du démarrage du dispositif de 10 moteur, par exemple suite à la réception lors d'une étape 51 d'un signal Si émis suite à une mise sous contact, par exemple en cas de détection d'une chute brutale de tension de la batterie. L'unité de traitement 7 reçoit alors une valeur de richesse Ri adm mesurée par le capteur de richesse 8 présentant dans le collecteur 15 d'admission, au cours d'une étape 52. En cas de fuite d'au moins un injecteur pendant l'arrêt du moteur, cette valeur mesurée peut être relativement élevée, par exemple de l'ordre de 1. Il s'est avéré que si l'injection est ensuite effectuée sans prendre en compte ce carburant déjà présent, le démarrage peut être retardé de 20 plusieurs secondes. On a ainsi mesuré un retard dans la montée du régime moteur d'environ 2,5 secondes pour une valeur de richesse initiale proche de 0,75. En mesurant ainsi directement la richesse Ri adm dans le collecteur d'admission 2, on peut arriver à une meilleure adaptation du 25 régime moteur. Cette adaptation peut être effectuée en fonction d'une valeur de richesse nominale souhaitée Ri adm nomi, cette valeur étant lue au cours d'une étape 54 dans une cartographie associant températures du moteur à valeurs de richesse nominales. Une valeur de température 30 mesurée T a été reçue au cours d'une étape préalable 53. Une valeur de différence e est calculée au cours d'une étape 55. Cette valeur est positive seulement si la valeur de richesse Ri adm est supérieure à la valeur de richesse nominale Ri adm nomi. Une comparaison à une valeur seuil THR, par exemple égal à zéro 35 ou à une tolérance acceptable, est menée au cours d'un test 56. Si cette valeur de différence e est supérieure à cette valeur seuil THR, alors un signal de commande d'injection S2 est élaboré afin de 3025837 9 limiter l'injection d'essence, au cours d'une étape 57. Plus précisément, on calcule une quantité d'essence à injecter pour que la richesse du mélange air-carburant entrant dans la chambre de combustion soit proche ou égale d'une valeur optimale de richesse au démarrage. 5 Cette valeur optimale de richesse de démarrage Ri comb nomi peut être fonction de la température de démarrage et être lue dans une cartographie. Cette valeur Ri comb nomi peut typiquement varier entre 0,8 et 1,2. Si cette valeur de différence g est inférieure à la valeur seuil THR, 10 alors le signal de commande S2 est élaboré de façon à piloter un réglage standard du moteur, au cours d'une étape 58. Le signal de commande S2 est ensuite envoyé vers un actionneur (non représenté sur la figure 1) de l'injecteur, au cours d'une étape 59. Dans un mode de réalisation alternatif et non représenté, on 15 pourrait calculer une valeur absolue de la différence entre les valeurs mesurée Ri adm et nominale Ri adm nomi, et élaborer un signal de commande des réglages moteur en fonction de cette valeur absolue. Dit autrement, plutôt que d'adapter les réglages du moteur seulement si la richesse mesurée dépasse un seuil (égale à la somme des valeurs 20 Ri adm nomi et THR dans le mode de réalisation de la figure 2), le démarrage est piloté afin d'avoir une richesse de combustion centrée sur la valeur optimale de démarrage Ri comb nomi. Dans un autre mode de réalisation alternatif et non représenté, l'unité de commande élabore un signal de commande destiné à un 25 actionneur du boitier papillon. Le boitier papillon est davantage ouvert lorsque la valeur de richesse mesurée est relativement élevée, afin de limiter l'augmentation de la richesse suite à l'injection de carburant. Dans un autre mode de réalisation alternatif et non représenté, le signal de commande peut servir au pilotage à la fois de l'injecteur et de 30 l'entrée d'air. Par exemple, l'unité de commande peut lire dans des cartographies des valeurs de richesse Ri adm nomi et Ri comb nomi de respectivement 0,3 et 1,3. Si par exemple la valeur de richesse mesurée Ri adm est égale à 0,6, c'est-à-dire qu'il y a un surplus de 0,3 sur la 35 Richesse de combustion réelle, le calculateur peut élaborer un signal de commande pour imposer une baisse de 30% de la quantité d'essence 3025837 10 injectée et/ou une augmentation de 30% de la quantité d'air entrant, afin de compenser ce surplus. Dans un mode de réalisation avantageux, si la valeur de la richesse est supérieure ou égale à un seuil haut, par exemple 1,2 , le 5 signal de commande peut être élaboré de façon à interdire toute injection de carburant. L'invention peut ainsi permettre de prendre en compte les éventuelles dérives et dispersions de fuites aux injecteurs, et donc permettre de conserver une prestation de démarrage satisfaisante, 10 notamment en termes de durée. En outre, la volatilité du carburant est prise en compte, dans la mesure où c'est le carburant effectivement présent qui est pris en compte pour l'élaboration de la commande de réglage du moteur. 15 REVENDICATIONS1. Procédé de gestion du démarrage d'un dispositif de moteur à combustion interne à essence à injection indirecte d'un véhicule automobile, ce dispositif de moteur comprenant un collecteur d'admission avec une entrée d'air, un injecteur pour l'injection de carburant dans le collecteur d'admission, et une chambre de combustion, en aval du collecteur d'admission, pour la combustion du carburant injecté, le procédé comprenant les étapes suivantes : recevoir (52) d'un capteur installé dans le collecteur d'admission une valeur de la richesse (Ri adm) du mélange air/carburant dans le collecteur d'admission, et élaborer (55, 56, 57, 58) un signal de commande du réglage du moteur (S2) en fonction de la valeur reçue, et transmettre (59) le signal de commande vers un actionneur de l'injecteur et/ou un actionneur de l'entrée d'air, pour adapter l'injection de carburant et/ou l'admission d'air dans le collecteur d'admission. 2. Procédé selon la revendication 1, comprenant : comparer (55, 56) la valeur reçue (Ri adm) à un seuil, si la valeur reçue est supérieure à ce seuil, choisir (57) pour le signal de commande une valeur correspondant à une injection moindre et/ou à une quantité d'air entrant plus élevée(s) que celle(s) correspondant à la/aux valeur(s) (S"''') ) choisie(s) (58) si la valeur reçue est inférieure à ce seuil. 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel le seuil a une valeur entre 0,25 et 0,35. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, comprenant calculer (55) une valeur de différence (e) entre la valeur reçue et une valeur nominale (Ri adm nomi), et élaborer (57) le signal de commande de l'injection en fonction de cette valeur de différence. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel les étapes de réception de la valeur de la richesse (Ri adm), 35 3025837 12 d'élaboration d'un signal de commande et de transmission de ce signal de commande sont effectuées suite à la réception d'un signal de démarrage du dispositif de moteur. 5 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les étapes de réception de la valeur de la richesse (Ri adm), d'élaboration d'un signal de commande et de transmission de ce signal de commande sont effectuées au cours d'un arrêt du moteur. 10 7. Dispositif de gestion du démarrage (7) d'un dispositif de moteur à combustion interne à essence à injection indirecte (9) d'un véhicule automobile, ledit dispositif de moteur comprenant un collecteur d'admission (2) avec une entrée d'air (11), un injecteur (6) pour l'injection de carburant dans le collecteur d'admission, et une chambre 15 de combustion (3), en aval du collecteur d'admission, pour la combustion du carburant injecté, le dispositif de gestion comprenant : des moyens de réception, pour recevoir une valeur de la richesse issue d'un capteur (8) installé dans le collecteur d'admission (2), et des moyens de traitement agencés pour élaborer un signal de 20 commande du réglage du moteur en fonction de la valeur reçue, et des moyens de transmission pour transmettre le signal de commande vers un actionneur de l'injecteur (6) et/ou un actionneur de l'entrée d'air (11) de façon à adapter l'injection de carburant et/ou l'admission d'air dans le collecteur d'admission. 25 8. Dispositif de moteur (9) à combustion interne à essence à injection indirecte d'un véhicule automobile, comprenant : un collecteur d'admission (2) avec une entrée d'air (11), un injecteur (6) pour l'injection de carburant dans le collecteur 30 d'admission, une chambre de combustion (3), en aval du collecteur d'admission, pour la combustion du carburant injecté, caractérisé en ce que le dispositif de moteur comprend en outre un capteur (8) apte à mesurer une valeur de la richesse du mélange air/carburant dans le collecteur d'admission et à transmettre la valeur mesurée à un dispositif 3025837 13 de gestion du démarrage (7), ce capteur étant installé dans le collecteur d'admission, l'entrée d'air et/ou l'injecteur sont agencés pour être pilotés par un signal de commande du réglage du moteur reçu du dispositif de 5 gestion du démarrage suite à la transmission audit dispositif de gestion de la valeur de la richesse mesurée. 9. Dispositif de moteur (9) selon la revendication 8, dans lequel le capteur est une sonde de richesse proportionnelle (8). 10. Véhicule automobile comprenant un dispositif de gestion du démarrage (7) selon la revendication 7 et un dispositif de moteur (9) selon l'une quelconque des revendications 8 à 9. 10 15