Brevet FR3025836A1 — 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 un conduit en amont d'une chambre de combustion et en communication avec l'extérieur via une entrée d'air, par exemple un boitier papillon. Un injecteur permet de pulvériser du carburant dans ce conduit. 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 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, dans le cas d'un moteur à injection indirecte, que se produisent des fuites statiques 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 liées à des dérives des injecteurs dues notamment à l'encrassement. Ces dérives peuvent en outre être liées aux conditions environnementales dans lesquelles le moteur est arrêté (percolation). Plus généralement, des gaz brûlés issus de la chambre de combustion peuvent remonter dans le conduit d'admission. 3025836 2 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 avec un réglage qui ne prend pas en compte la présence éventuelle de gaz brûlés et/ou de carburant, un risque de 5 démarrage anormal, avec par exemple un démarrage trop long voire impossible (le moteur est « noyé »). Le conducteur doit alors garder la clé activée pendant quelques secondes avant que le moteur puisse démarrer, ou bien il doit répéter l'opération. 10 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, 15 notamment parce qu'une mauvaise qualité de démarrage peut être imputable à d'autres facteurs que des fuites aux injecteurs, par exemple un encrassement d'un boitier papillon. En outre, l'estimation du niveau de fuite aux injecteurs est délicate à effectuer, les conditions réelles de fonctionnement du moteur (thermique, fluide utilisé, etc.) étant 20 relativement délicates à reproduire en 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. 25 On cherche donc à améliorer la satisfaction du conducteur lors du démarrage. Il est proposé un procédé de gestion d'un dispositif de moteur à combustion interne à essence à injection indirecte d'un véhicule automobile, ce dispositif de moteur comprenant un conduit d'admission 30 avec une entrée d'air et une chambre de combustion en aval du conduit d'admission, ce procédé comprenant, suite à la réception d'un signal d'arrêt du dispositif de moteur, les étapes suivantes : - élaborer un signal de commande correspondant à une ouverture de l'entrée d'air, - transmettre ledit signal de commande vers un actionneur de l'entrée d'air afin d'assurer une aération du conduit d'admission pendant l'arrêt du moteur. 302 5 836 3 On peut ainsi renouveler l'air présent dans le conduit, et donc limiter les composés susceptibles de nuire à la qualité du démarrage, par exemple du carburant issu de fuite aux injecteurs et/ou des gaz brûlés issus de la chambre de combustion. 5 Le signal d'arrêt du dispositif de moteur peut avantageusement être produit par la coupure du contact du véhicule. Dans un mode de réalisation, le signal de commande élaboré correspond à une ouverture continue de l'entrée d'air tant que le dispositif de moteur est à l'arrêt. 10 Par exemple, si ce procédé est exécuté par un processeur, le processeur peut être mis en veille une fois un ordre d'ouverture permanente transmis. On peut prévoir une sortie de veille en cas de mise sous contact du véhicule. Dans un autre mode de réalisation, le signal de commande 15 élaboré correspond à des ouvertures et fermetures successives (par exemple des ouvertures périodiques) de l'entrée d'air tant que le dispositif de moteur est à l'arrêt. On peut ainsi limiter l'énergie utilisée pour maintenir l'entrée ouverte. Dans le cas d'un boitier papillon, maintenir un volet ouvert 20 requiert de l'énergie dans la mesure où un ressort est prévu pour maintenir le volet fermé en l'absence de sollicitation. Procéder ainsi à des renouvellements d'air réguliers peut ainsi permettre d'économiser de l'énergie. Par exemple, des compteurs peuvent être déclenchés afin de 25 limiter les durées d'ouverture, et de réveiller le processeur entre deux ordres d'ouverture. Avantageusement et de façon non limitative, on peut recevoir en outre une valeur de la richesse du mélange air/carburant à l'admission, et la génération du signal de commande est conditionnée par cette 30 valeur reçue. De manière connue en soi, on entend par richesse le rapport stoechiométrique entre les masses de carburant et d'air présentes dans le collecteur d'admission. On peut prévoir de comparer la valeur reçue à un seuil, 35 l'élaboration du signal de commande étant fonction du résultat de la comparaison. 3025836 4 L'élaboration du signal de commande peut être effectuée si ladite valeur est supérieure, ou supérieure ou égale, à ce seuil. On peut ainsi imposer une aération lorsque la valeur de la richesse est inférieure ou supérieure à un seuil, par exemple supérieure 5 à un seuil compris entre 0,2 et 0,4, avantageusement compris entre 0,25 et 0,35, par exemple égal à 0,3. La valeur de la richesse à l'admission peut avantageusement être issue d'un capteur présent dans le conduit d'admission. Ainsi, on se repose sur une mesure relativement fiable avant d'imposer une 10 aération, ce qui peut permettre de réaliser des économies d'énergie. Alternativement, cette valeur peut être estimée, par exemple suivant le procédé décrit dans le document US 2013/0253804. Il est en outre proposé un dispositif de gestion d'un dispositif de moteur à combustion interne à essence à injection indirecte d'un 15 véhicule automobile, ce dispositif de moteur comprenant un conduit d'admission avec une entrée d'air et une chambre de combustion en aval du conduit d'admission, ce dispositif de gestion comprenant : - des moyens de réception, pour recevoir un signal d'arrêt du dispositif de moteur, 20 - des moyens de traitement agencés pour élaborer un signal de commande correspondant à une ouverture de l'entrée d'air suite à la réception de ce signal d'arrêt, et - des moyens de transmission pour transmettre le signal de commande vers un actionneur de l'entrée d'air afin d'assurer une 25 aération du conduit d'admission pendant au moins une partie de l'arrêt. Ce dispositif de gestion peut par exemple comprendre ou être intégré dans un ou plusieurs processeurs, par exemple un microprocesseur, un microcontrôleur ou autre. Les moyens de traitement peuvent par exemple comprendre un 30 coeur de processeur ou CPU (de l'anglais « Central Processing Unit »), ou autre. Les moyens de réception peuvent par exemple comprendre un port d'entrée, une broche, ou autre. Les moyens de transmission peuvent par exemple comprendre un 35 port de sortie, une broche, ou autre. Il est en outre proposé un système de moteur à combustion interne d'un véhicule automobile comprenant 3025836 5 - un dispositif de gestion tel que décrit ci-dessus, et - un dispositif de moteur, comprenant un conduit d'admission avec une entrée d'air, un actionneur de l'entrée d'air, et une chambre de combustion en aval du conduit d'admission, l'actionneur étant en 5 communication avec le dispositif de gestion. Ce dispositif de moteur comprend un moteur à allumage commandé (du type fonctionnant à l'essence), à injection indirecte. L'injection peut être monopoint, multipoints, séquentielle, simultanée, ou autre. 10 L'entrée d'air peut comprendre un boitier papillon, une valve, un système de distribution, ou autre. Le dispositif de moteur peut comprendre en outre un capteur apte à mesurer une valeur de paramètre représentatif de la richesse, et à transmettre la valeur mesurée au dispositif de gestion, ce capteur étant 15 installé dans le collecteur d'admission. Ce capteur peut par exemple comprendre une sonde de richesse proportionnelle, du type de celles qui sont couramment installées à l'échappement des moteurs à essence. Il est en outre proposé un véhicule automobile comprenant un 20 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 décrit ci-dessus, lorsque ces instructions sont exécutées par un processeur. Ce programme peut être stocké sur un support de type 25 disque dur, ou autre, téléchargé, ou autre. L'invention sera mieux comprise en référence aux figures suivantes : La figure 1 montre un exemple d'une partie d'un dispositif de moteur de véhicule automobile selon un mode de réalisation de 30 l'invention. La figure 2 est un logigramme d'un exemple de procédé selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 3 est un graphique montant des exemples d'évolution de la richesse dans un collecteur d'admission pendant un arrêt du moteur, 35 lorsque le boitier papillon du moteur est fermé, en position classique et commandé par un dispositif de gestion selon un mode de réalisation de l'invention. 3025836 6 La figure 4 est un graphique montant des exemples d'évolution du régime moteur, suite à un démarrage, lorsque le boitier papillon a été pendant l'arrêt moteur précédent ce démarrage, fermé, en position classique et commandé par un dispositif de gestion selon un mode de 5 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 ici un moteur à allumage commandé à essence à injection indirecte. 10 Le dispositif de moteur 9 comprend un conduit d'admission 2, ici un collecteur d'admission, entre un boitier papillon 11 et une soupape d'admission 5. Un injecteur 6 permet de pulvériser du carburant, par exemple de l'essence, dans le collecteur d'admission 2. L'injection est pilotée par le 15 dispositif de gestion 7. Le dispositif de gestion peut comprendre une unité de traitement 7, apte à piloter en outre la soupape d'admission 5, une soupape d'échappement 10 et le boitier papillon 11. L'essence injectée se mélange à l'air dans le collecteur 20 d'admission 2, puis ce mélange est aspiré lors de l'ouverture de la 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. 25 En cas de coupure du contact, l'unité de traitement 7 reçoit un signal d'arrêt, indiquant que le dispositif de moteur 9 est en cours d'arrêt. L'unité de traitement 7 commande alors une ouverture du boitier papillon 11 afin de renouveler l'air à l'intérieur du collecteur 2. Les éventuels gaz brûlés issus de la chambre de combustion 3 30 sont ainsi évacués. De la même façon, le carburant éventuellement présent dans le collecteur d'admission 2 du fait d'une fuite de l'injecteur pendant l'arrêt est évacué. Au démarrage, la richesse à l'admission, peut alors être, après injection d'une quantité habituelle de carburant, dans une plage 35 permettant une combustion normale, par exemple 0,8 - 1,2. Plus précisément, la figure 2 est un logigramme d'un exemple de procédé mis en oeuvre dans l'unité de traitement 7. 3025836 7 Ce procédé est mis en oeuvre lors de l'arrêt du dispositif de moteur, par exemple suite à la réception lors d'une étape 51 d'un signal Soir émis suite à une coupure du contact, par exemple en cas de détection d'une variation brutale de tension batterie. 5 Une boucle est mise en place, avec une étape d'attente 52 pendant une durée i1, par exemple 30 minutes, entre deux exécutions. Une sortie de boucle est effectuée en cas de réception d'un signal de démarrage du moteur, via un mécanisme d'interruption non représenté. 10 Au cours de cette boucle, une valeur de richesse Ri_adm est reçue lors d'une étape 53, cette valeur de richesse ayant été mesurée par un capteur, par exemple une sonde de richesse proportionne, installé dans le conduit d'admission. La valeur de richesse reçue Ri_adm est comparée lors d'un test 54 15 à une valeur de richesse seuil Ro, par exemple égale à 0,3. Si la valeur de richesse reçue Ri_adm est supérieure à cette valeur de richesse seuil Ro, alors un signal de commande est élaboré, au cours d'une étape 55, de façon à prendre une valeur OPEN correspondant à une ouverture totale du boitier papillon. 20 Lors d'une étape non représentée, ce signal de commande Sout est transmis à un actionneur du boitier papillon. L'unité de traitement se place alors dans un état d'attente pendant une durée d'aération T2, de par exemple 5 ou 10 minutes, lors d'une étape 56. 25 Puis on affecte au signal de commande une valeur CLOSED correspondant à une position de fermeture du boitier papillon, lors d'une étape 57. Ce signal de commande est transmis à l'actionneur du boitier papillon lors d'une étape non représentée. Si la valeur de richesse reçue Ri_adm est inférieure ou égale à 30 cette valeur de richesse seuil Ro, le signal de commande Sout est maintenu à la valeur CLOSED, lors de cette étape 57. L'unité de traitement se place alors à. nouveau dans l'état d'attente de l'étape 52. Cet état d'attente peut être un état de veille. Les étapes 53, 54, 57, et éventuellement 55, 56 sont donc 35 réitérées régulièrement au cours de l'arrêt moteur. Dans un mode de réalisation alternatif et non représenté, aucune étape de réception d'une valeur de richesse ni de comparaison de cette 3025836 8 valeur à un seuil n'est effectuée. Simplement, à chaque boucle, on impose une ouverture du boitier papillon pendant un laps de temps T2. Dans un autre mode de réalisation, aucune boucle n'est mise en place. En cas d'arrêt moteur, le boitier papillon est ouvert pendant toute 5 la durée de l'arrêt. Ces deux derniers modes de réalisation peuvent permettre de faire l'économie d'une sonde de richesse à l'admission, ou bien, le cas échéant de simplifier le procédé mis en oeuvre puisque l'on peut éviter des calculs d'estimation de la richesse. 10 En référence à la figure 3, on a mesuré, au moyen d'une sonde de richesse proportionnelle, la richesse dans un collecteur d'admission d'un moteur essence à injection indirecte, et ce pendant un arrêt de relativement longue durée. La température extérieure est de 16°C environ. 15 La courbe 31 correspond au cas d'un boitier papillon complètement fermé. En variante de la courbe 31, la courbe 32 correspond au cas d'un boitier papillon en position légèrement ouverte. Une telle ouverture très faible est connue de l'état de la technique, pour permettre de laisser 20 passer un très faible débit d'air. La courbe 33 correspond au contraire au cas d'un boitier papillon piloté par une unité de traitement selon un mode de réalisation de l'invention. Dans ce mode de réalisation, le boitier papillon est laissé continûment ouvert pendant toute la durée de l'arrêt. 25 Par ouverture de l'entrée d'air, on entend une ouverture supérieure ou égale à une ouverture qui permet un renouvellement de l'air dans le collecteur d'admission en une heure. Par exemple, dans le cas d'un boîtier papillon, le volet en position d'ouverture peut être incliné d'au moins 10 degrés par rapport à une position de fermeture 30 complète. Il ressort que l'ouverture du boitier papillon permet d'assainir l'air à l'intérieur du collecteur d'admission. La résultat de l'ouverture du boitier papillon en terme de qualité de démarrage est illustré par la figure 4. 35 Le contact est mis à t=9,5 secondes environ. Les courbes 41, 42, 43 illustrent l'évolution au cours du temps du régime moteur. 3025836 9 La courbe 41 correspond au cas d'un boitier papillon laissé fermé pendant l'arrêt longue dure précédent le démarrage. La courbe 42 correspond au cas d'un boitier papillon en position classique, c'est-à-dire très légèrement ouverte, pendant cet arrêt de 5 longue durée. La courbe 43 correspond au cas d'un boitier papillon piloté pendant cet arrêt de longue durée par une unité de traitement selon un mode de réalisation de l'invention. Dans ce mode de réalisation, le boitier papillon a été laissé continûment ouvert pendant toute la durée 10 de l'arrêt. Dans le cas d'un boitier papillon hermétiquement fermé (courbe 41), le démarrage n'est effectif qu'après environ 2,5 secondes. Dans le cas d'un boitier papillon laissé légèrement ouvert (courbe 42), le démarrage est effectif après environ 1,5 secondes. 15 En revanche, le démarrage intervient bien plus rapidement si le boitier papillon a été laissé ouvert pendant l'arrêt (courbe 43), ici environ 0,5 secondes après le contact. REVENDICATIONS1. Procédé de gestion d'un dispositif de moteur à combustion interne à essence à injection indirecte d'un véhicule automobile, ledit dispositif de moteur comprenant un conduit d'admission avec une entrée d'air et une chambre de combustion en aval du conduit d'admission, ce procédé comprenant, suite à la réception d'un signal d'arrêt du dispositif de moteur, les étapes suivantes : - élaborer (55) un signal de commande correspondant à une ouverture de l'entrée d'air, - transmettre ledit signal de commande vers un actionneur de l'entrée d'air afin d'assurer une aération du conduit d'admission pendant l'arrêt du moteur. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le signal de commande élaboré correspond à une ouverture continue de l'entrée d'air tant que le dispositif de moteur est à l'arrêt. 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le signal de commande élaboré correspond à des ouvertures et fermetures successives de l'entrée d'air tant que le dispositif de moteur est à l'arrêt. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant une étape de réception (53) d'une valeur de la richesse (Ri adm) du mélange air/carburant dans le conduit d'admission, et dans lequel la génération du signal de commande (55) est conditionnée par cette valeur reçue. 5. Procédé selon la revendication 4, comprenant comparer (54) la valeur de la richesse (Ri adm) à un seuil (Ro), dans lequel l'élaboration du signal de commande (55) est effectuée si ladite valeur est supérieure, ou supérieure ou égale, audit seuil. 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel le seuil (Ro) a une valeur comprise entre 0,25 et 0,35. 3025836 11 7. Dispositif de gestion (7) d'un dispositif de moteur à combustion interne à essence à injection indirecte (9) d'un véhicule automobile, le dispositif de moteur comprenant un conduit d'admission (2) avec une entrée d'air (11) et une chambre de combustion (3) en aval du conduit 5 d'admission, le dispositif de gestion comprenant : - des moyens de réception, pour recevoir un signal d'arrêt du dispositif de moteur, - des moyens de traitement agencés pour élaborer un signal de commande correspondant à une ouverture de l'entrée d'air suite à la 10 réception de ce signal d'arrêt, et - des moyens de transmission pour transmettre le signal de commande vers un actionneur de l'entrée d'air afin d'assurer une aération du conduit d'admission pendant l'arrêt du moteur. 15 8. Système de moteur (1) à combustion interne à essence à injection indirecte d'un véhicule automobile, comprenant : - un dispositif de gestion (7) selon la revendication 7, et - un dispositif de moteur (9) comprenant un conduit d'admission (2) avec une entrée d'air (11), un actionneur de l'entrée d'air, et une 20 chambre de combustion (3) en aval du conduit d'admission, l'actionneur étant en communication avec le dispositif de gestion. 9. Véhicule automobile comprenant un système de moteur (1) selon la revendication 8. 25