Brevet FR3041377A1 — publié le 20170324

PROCEDE DE DETERMINATION D'UNE TEMPERATURE DE SUBSTITUTION DU LIQUIDE DE REFROIDISSEMENT D'UN MOTEUR THERMIQUE EQUIPE D'UN RÉCHAUFFEUR ADDITIONNEL [0001] L'invention porte sur un procédé de détermination d'une température de substitution du liquide de refroidissement d'un moteur thermique équipé d'un réchauffeur additionnel, ainsi que sur le programme permettant la mise en oeuvre de ce procédé. [0002] Les véhicules destinés à être commercialisés dans des pays très froids sont généralement équipés d'un réchauffeur additionnel apte à réchauffer l'habitacle du véhicule par programmation d'une heure de départ quelques temps avant la mise en marche du véhicule. Ainsi, le confort de l'utilisateur est grandement amélioré, puisqu'il rentre dans un véhicule dont la température de l'habitacle a été réchauffée avant son arrivée. [0003] Un tel réchauffeur additionnel 1 est branché sur le circuit de refroidissement 80 du moteur thermique 10 du véhicule, tel qu'illustré sur le schéma de la figure 1. Plus précisément, ce schéma représente un moteur thermique 10 et son circuit de refroidissement 80 dans lequel circule un liquide de refroidissement. Un radiateur 6 permet de dissiper dans l'air la chaleur du moteur 10 et un moyen de dégazage 7 permet d'évacuer les bulles d'air qui peuvent être présentes dans le circuit de refroidissement 80. Le liquide de refroidissement est pompé dans un réservoir puis introduit dans le circuit de refroidissement 80 par l'intermédiaire d'un collecteur. Un boîtier dit de sortie d'eau 5, équipé d'un capteur de température 50, permet de réintroduire le liquide dans le circuit 80 via le collecteur. Le conducteur du véhicule va déterminer l'heure de départ c'est-à-dire l'heure à laquelle il souhaite que l'habitacle soit à une température convenable, après un long arrêt du véhicule et par des températures très froides (en dessous de -10°C). Le réchauffeur additionnel 1, branché sur le circuit de refroidissement 80, se mettra alors en marche plusieurs minutes avant l'heure de départ programmée, augmentant ainsi la température du liquide de refroidissement. L'aérotherme ou échangeur eau/air 4 pourra alors récupérer cette chaleur et la renvoyer vers l'habitacle par l'intermédiaire d'un pulseur. [0004] Ce réchauffeur 1 est utilisé lorsque le véhicule est immobilisé pendant une période de grand froid, par exemple pendant une nuit à des températures très négatives, de l'ordre de -10°C à -35°C par exemple, et que leconducteur souhaite retrouver un habitacle réchauffé avant de pénétrer dans son véhicule. Dans ce cas, le réchauffeur 3041377 2 additionnel 1 est programmé pour que l'habitacle soit à une température confortable à une heure préenregistrée lorsque les conditions de grand froid prédéterminées sont rencontrées. Lorsque le réchauffeur additionnel 1 est activé, il utilise uniquement une partie du circuit de refroidissement 80. En effet, une électrovanne 2 ainsi qu'un clapet anti 5 retour 3 permettent au liquide de circuler sur une boucle courte chaude schématisée par les flèches sur la figure 1. Les conduits constituant la partie non utilisée du circuit de refroidissement 80 lors de l'activation du réchauffeur additionnel 1 sont marqués d'une croix sur le schéma de la figure 1. Ils englobent le moteur 10 qui reste froid et définissent une boucle longue séparée de la boucle courte par l'électrovanne 2. 10 [0005] Cependant, l'activation du réchauffeur 1 engendre une augmentation de la température du liquide dans la boucle longue par conduction thermique. Le capteur de température 50 acquiert donc une température du liquide de refroidissement erronée Tm par rapport à une température du liquide de refroidissement censée représenter l'état thermique global du moteur thermique 10. 15 [0006] L'utilisation d'une telle température erronée Tm entraine des problèmes au démarrage du moteur 10 ainsi que pendant toute la durée de fonctionnement pendant laquelle le moteur 10 n'a pas encore atteint un état thermique stabilisé. Ces problèmes sont par exemple des problèmes liés à une mauvaise combustion, qui entraînent des à-coups, toussotements, voire même des calages du moteur 10, et génèrent également une 20 surconsommation de carburant et par conséquent une élévation des émissions de particules polluantes. [0007] L'invention vise à remédier efficacement à ces inconvénients en proposant un procédé de détermination d'une température de substitution à une température mesurée d'un liquide de refroidissement pour un pilotage d'un moteur thermique, ledit moteur 25 thermique étant associé à un circuit de refroidissement en relation avec un réchauffeur additionnel, caractérisé en ce que, lorsque ledit réchauffeur additionnel a été utilisé préalablement au démarrage du moteur thermique, ledit procédé comporte : - une étape de calcul de ladite température de substitution à partir de profils d'échauffement du liquide de refroidissement en fonction notamment d'une durée 30 d'activation dudit réchauffeur additionnel, et - une étape de transmission à un calculateur moteur de ladite température de substitution pour assurer ledit pilotage du moteur thermique. 3041377 3 [0008] L'invention permet ainsi au pilotage moteur de ne pas subir l'influence néfaste du réchauffeur additionnel sur la valeur utilisée de la température du liquide de refroidissement. Les instabilités et les non-démarrages sont donc supprimés. Le coût de mise en oeuvre de l'invention est limité, dans la mesure où elle nécessite uniquement une 5 adaptation logicielle mais aucune modification organique du circuit de refroidissement du moteur. Cette solution est en outre compatible avec tout système de réchauffeur additionnel équipé d'une électrovanne de séparation entre la boucle longue et la boucle courte. [0009] Selon une mise en oeuvre, l'étape de calcul de la température de substitution 10 comprend : - une étape de calcul d'un écart de température à partir de cartographies intégrant les deux profils d'échauffement établis pour au moins deux températures d'utilisation dudit réchauffeur additionnel et d'un coefficient de pondération permettant l'interpolation des profils d'échauffement, et 15 - une étape de soustraction dudit écart à ladite température mesurée. [0010] Selon une mise en oeuvre, lesdits profils d'échauffement sont réalisés sur la base d'essais à des températures extrêmes d'utilisation dudit réchauffeur additionnel. [0011] Selon une mise en oeuvre, les cartographies dépendent d'une durée d'activation dudit réchauffeur additionnel ainsi que d'une durée écoulée à partir de l'arrêt dudit 20 réchauffeur additionnel. [0012] Selon une mise en oeuvre, un rebouclage de température est effectué pour converger vers la température de substitution dont dépend le coefficient de pondération. [0013] Selon une mise en oeuvre, ledit rebouclage est initialisé à la température mesurée. 25 [0014] Selon une mise en oeuvre, ledit coefficient de pondération est corrigé à l'aide d'une cartographie. [0015] Selon une mise en oeuvre, le procédé comporte en outre une étape de détermination d'une information permettant la sélection de la température de substitution ou de la température mesurée à transmettre audit calculateur moteur en fonction de l'état 30 de fonctionnement du réchauffeur additionnel. Ainsi l'invention permet d'indiquer au calculateur moteur qu'un réchauffeur additionnel a été utilisé et qu'il convient d'utiliser la 3041377 4 température de substitution plutôt que la température mesurée afin de diffuser cette information comme étant la température représentative de l'état thermique du moteur. [0016] L'invention a également pour objet un programme comportant des instructions logicielles pour la mise en oeuvre du procédé de détermination d'une température de 5 substitution d'un liquide de refroidissement à une température mesurée tel que défini précédemment, lorsque ledit programme est exécuté par un processeur. [0017] 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. 10 [0018] La figure 1, déjà décrite, est une représentation schématique simplifiée d'un moteur thermique associé à un circuit de refroidissement en relation avec un réchauffeur additionnel; [0019] La figure 2 est un diagramme des blocs fonctionnels d'une chaîne de traitement permettant la mise en oeuvre du procédé de détermination d'une température de 15 substitution du liquide de refroidissement selon la présente invention; [0020] Les figures 3a et 3b sont des représentations graphiques de profils d'échauffement établis respectivement à -12°C et à-34°C pour un réchauffeur additionnel activé durant 30 minutes, ces profils illustrent l'augmentation de la température du liquide de refroidissement en fonction du temps. 20 [0021] Comme cela est illustré par la figure 1, un réchauffeur additionnel 1, en relation avec le circuit de refroidissement 80 d'un moteur thermique 10, permet à un conducteur de retrouver un habitacle réchauffé avant de pénétrer dans son véhicule. Ce réchauffeur 1 est utilisé lorsque le véhicule est immobilisé pendant une période de grand froid, par exemple pendant une nuit à des températures très négatives, de l'ordre de -10°C à -35°C par 25 exemple. Dans ce cas, le réchauffeur additionnel 1 est programmé pour que l'habitacle soit à une température confortable à une heure préenregistrée. [0022] Lorsque le réchauffeur additionnel 1 est activé, il utilise uniquement une partie du circuit de refroidissement 80. En effet, une électrovanne 2 ainsi qu'un clapet anti retour 3 permettent au liquide de circuler sur une boucle courte chaude schématisée par les 30 flèches sur la figure 1. Les conduits constituant la partie non utilisée du circuit de refroidissement 80 lors de l'activation du réchauffeur additionnel 1 sont marqués d'une 3041377 5 croix sur le schéma de la figure 1. Ils englobent le moteur 10 qui reste froid et définissent une boucle longue séparée de la boucle courte par l'électrovanne 2. [0023] Cependant, l'activation du réchauffeur 1 engendre une augmentation de la température du liquide dans la boucle longue par conduction thermique. Le capteur de 5 température 50 acquiert donc une température du liquide de refroidissement erronée Tm par rapport à une température du liquide de refroidissement censée représenter l'état thermique global du moteur thermique 10, ce qui engendre des problèmes lors du pilotage du moteur. Pour éviter de tels problèmes, le procédé selon l'invention consiste à calculer une température de substitution Ts à une température mesurée Tm. La température de 10 substitution Ts correspond à la température du liquide de refroidissement avant la mise en fonctionnement du réchauffeur additionnel 1. Cette température de substitution Ts est ensuite diffusée vers le calculateur moteur comme étant la température représentative de l'état thermique du moteur 10. [0024] La figure 2 est une représentation des fonctions d'une chaîne de traitement 100 15 qui met en oeuvre le procédé de détermination de la température de substitution Ts du liquide de refroidissement lorsqu'un réchauffeur additionnel 1 a été utilisé préalablement au démarrage du moteur thermique 10. [0025] Le calcul de la température de substitution Ts se base sur des informations renvoyées par le réchauffeur additionnel 1 concernant son historique d'activation. En effet, 20 lorsque le réchauffeur 1 est activé, un chronomètre mesure sa durée d'activation Dact, ainsi que la durée qui s'écoule à partir de son arrêt Dstop. Puis, lorsqu'un utilisateur entre dans le véhicule, ces informations, ainsi que la température du liquide Tm mesurée par le capteur 50 situé dans le boîtier de sortie d'eau 5, sont transmises à la chaîne de traitement 100, pour le calcul de la température de substitution Ts du liquide de refroidissement. 25 [0026] Par ailleurs, des essais d'utilisation du réchauffeur additionnel 1 muni de l'électrovanne 2 et du clapet anti retour 3 ont été réalisés sur un véhicule. Ces essais ont montré que la température Tm du liquide de refroidissement lue par le capteur 50 subissait un échauffement lié à la durée d'activation Dact du réchauffeur 1 et à la durée après activation Dstop du réchauffeur 1. Les profils d'échauffement du liquide de refroidissement 30 obtenus lors des essais sont différents en fonction de la température extérieure. Les graphiques des figures 3a et 3b représentent les profils d'échauffement P1, P2 aux températures extrêmes d'utilisation du réchauffeur additionnel 1. Ces températures extrêmes sont fixées à -12°C et -34°C pour cet exenple de réalisation. Chacune des deux 3041377 6 courbes P1, P2 est intégrée dans une cartographie distincte C1, C2 permettant, pour ces deux températures extrêmes (-12°C et -34 °C),de connaitre l'écart AT entre la température mesurée Tm par le capteur 50 et la température de substitution Ts. [0027] Pour toutes les températures intermédiaires (]-12°C;-34°C[), une pondération est 5 réalisée afin d'interpoler entre les deux courbes extrêmes P1, P2. Le coefficient de pondération Cp peut être corrigé par une cartographie C3. Le coefficient de pondération Cp dépend de la température de substitution Ts, mais celle-ci n'étant pas encore connue, un rebouclage est effectué afin de converger rapidement vers la température de substitution Ts que l'on souhaite déterminer. Le rebouclage de température est fait par le 10 bloc 101 qui s'initialise à la température Tm mesurée par le capteur 50. [0028] L'écart de température AT soustrait à la température mesurée Tm est ainsi déterminé à partir d'un barycentre de données issues des cartographies C1, C2 pondérées via des coefficients de pondération Cp provenant de la cartographie C3. [0029] Une étape de sélection est prévue dans chaîne de traitement 200 afin d'indiquer 15 que lorsqu'un réchauffeur additionnel 1 a été utilisé, il convient d'utiliser la température de substitution Ts plutôt que la température Tm issue du capteur 50. Autrement dit, l'étape de sélection permet d'indiquer quand il est pertinent d'utiliser la température de substitution Ts à la place de la température Tm lue par le capteur 50. Pour cela un bloc fonctionnel 102, permettant la mise en oeuvre de cette étape de sélection, conservera la valeur « vraie 20 » pendant quelques secondes après le démarrage du véhicule lorsqu'il reçoit des informations d'activation du réchauffeur 1. Ceci permettra à la chaîne de traitement 200 de basculer d'une température à l'autre Tm, Ts, afin de diffuser au calculateur moteur une information fiable de l'état thermique du moteur 10 à tout instant. [0030] Une variante de réalisation pourrait consister à placer le capteur de mesure 50 de 25 la température du liquide à une plus grande distance du réchauffeur additionnel 1, ce qui permettrait de réduire fortement l'influence du réchauffeur 1 sur l'acquisition des températures. Une autre variante de réalisation pourrait consister à implanter un capteur supplémentaire dédié à cette situation de vie. Toutefois, ces deux variantes sont nettement plus onéreuses que la mise en oeuvre de l'invention dans la mesure où elles 30 impliquent une modification du circuit de refroidissement 80 dans sa globalité ou l'ajout d'un capteur ainsi que son câblage, et son traitement. 3041377 7 [0031] L'invention a également pour objet un programme comportant des instructions logicielles pour la mise en oeuvre du procédé de détermination d'une température de substitution d'un liquide de refroidissement à une température mesurée tel que défini précédemment, lorsque ledit programme est exécuté par un processeur. 5 REVENDICATIONS: 1. Procédé de détermination d'une température de substitution (Ts) à une température mesurée (Tm) d'un liquide de refroidissement pour un pilotage d'un moteur thermique (10), ledit moteur thermique (10) étant associé à un circuit de refroidissement (80) en relation avec un réchauffeur additionnel (1), caractérisé en ce que, lorsque ledit réchauffeur additionnel (1) a été utilisé préalablement au démarrage du moteur thermique (10), ledit procédé comporte : - une étape de calcul de ladite température de substitution (Ts) à partir de profils d'échauffement (P1, P2) du liquide de refroidissement en fonction notamment d'une durée d'activation (Dact) dudit réchauffeur additionnel (1), et - une étape de transmission à un calculateur moteur de ladite température de substitution (Ts) pour assurer ledit pilotage du moteur thermique. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de calcul de la température de substitution (Ts) comprend : - une étape de calcul d'un écart de température (AT) à partir de cartographies (C1, C2) intégrant les deux profils d'échauffement (P1, P2) établis pour au moins deux températures d'utilisation dudit réchauffeur additionnel (1) et d'un coefficient de pondération (Cp) permettant l'interpolation des profils d'échauffement (P1, P2), et - une étape de soustraction dudit écart (AT) à ladite température mesurée (Tm). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits profils d'échauffement (P1, P2) sont réalisés sur la base d'essais à des températures extrêmes d'utilisation dudit réchauffeur additionnel (1). 4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les cartographies (C1, C2) dépendent d'une durée d'activation (Dact) dudit réchauffeur additionnel (1) ainsi que d'une durée écoulée (Dstop) à partir de l'arrêt dudit réchauffeur additionnel (1). 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'un rebouclage de température est effectué pour converger vers la température de substitution (Ts) dont dépend le coefficient de pondération (Cp). 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit rebouclage est initialisé à la température mesurée (Tm). 3041377 9 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que ledit coefficient de pondération (Cp) est corrigé à l'aide d'une cartographie (C3). 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape de détermination d'une information permettant la 5 sélection de la température de substitution (Ts) ou de la température mesurée (Tm) à transmettre audit calculateur moteur en fonction de l'état de fonctionnement du réchauffeur additionnel (1). 9. Programme comportant des instructions logicielles pour la mise en oeuvre du procédé de détermination d'une température de substitution (Ts) d'un liquide de 10 refroidissement à une température mesurée (Tm) selon l'une quelconque des revendications précédentes, lorsque ledit programme est exécuté par un processeur.