Brevet FR3155183A1 — publié le 20250516

L’invention concerne un procédé de préchauffage avant démarrage d’un moteur thermique (2) d’un groupe motopropulseur hybride (1) comprenant le moteur thermique (2), une pompe à eau (3), une pompe à huile (4), un échangeur thermique eau/huile (5) et un chauffe-eau haute tension (6), où, si des valeurs des températures d’eau et d’huile sont inférieures à un premier seuil de température prédéterminé, le procédé comporte des étapes suivantes de : Mise en route du chauffe-eau haute tension (6) ; Activation de la pompe à eau (3) et de la pompe à huile (4) ; Si le moteur thermique (6) est démarré, sortie du procédé. (Fig. 2) ProcÉDÉ de prÉchauffage avant dÉmarrage d’un moteur thermique d’un vÉhicule automobile hybride Domaine technique de l’invention L’invention concerne, de façon générale, le domaine technique de la gestion d’une température des moteurs thermiques. Plus précisément, l’invention concerne un procédé de préchauffage avant démarrage d’un moteur thermique au sein d’un véhicule automobile hybride. État de la technique antÉrieure Lors de démarrages et de montées en température d’un moteur thermique froid, il est procédé un enrichissement en carburant injecté afin d’obtenir un bon fonctionnement du moteur thermique lors de ces phases particulières de vie de ce dernier. De telles phases de vies du moteur thermique entraînent une surconsommation ponctuelle de carburant. Cela conduit à une dilution du carburant dans l’huile contenue dans le moteur thermique qui est liée à un mauvais rendement de combustion à froid. Il est à noter que ce phénomène de dilution du carburant dans l’huile moteur est plus important lorsque l’éthanol est utilisé comme carburant car son faible pouvoir calorifique entraine des facteurs d’enrichissement à froid plus importants. En effet, les problèmes d’évaporation massive de l’éthanol, comme lorsqu’une température de l’huile du moteur thermique ne dépasse pas 78°C, tel que des démarrages et arrêts répétés du moteur conduisant à l’introduction répétée de l’éthanol dans l’huile, conduit à de fortes instabilités de combustion et donc à risque élevé de calage du moteur thermique accompagné d’un désagrément de conduite pour un utilisateur du véhicule automobile : l’évaporation de l’éthanol pur (soit proche de 100 % d’éthanol) se fait à 76-78 °C, conduisant à un phénomène d’évaporation massif de l’éthanol dans l’huile moteur. Ces phénomènes de dilution sont beaucoup plus importants dans le cadre d’un véhicule automobile hybride, car le moteur thermique ne fonctionnant pas en continu démarre plusieurs fois à froid lors d’un même trajet, contrairement à un véhicule automobile purement thermique dont le moteur thermique ne démarra qu’une seule fois à froid en début de trajet. Il y a donc nécessité de réduire les phénomènes de dilution lors des démarrages à froid d’un moteur thermique d’un véhicule automobile hybride, et ce afin de réduire des coûts en service après-vente, les phénomènes de calage du moteur thermique et donc de réduire les désagréments d’utilisation du véhicule automobile hybride. L’invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l’état de la technique en proposant notamment une solution permettant de limiter la dilution du carburant dans l’huile moteur du moteur thermique d’un véhicule automobile hybride. Pour ce faire, il est proposé, selon un premier aspect de l’invention, un procédé de préchauffage avant démarrage d’un moteur thermique d’un groupe motopropulseur hybride comprenant le moteur thermique, une pompe à eau, une pompe à huile, un échangeur thermique eau/huile et un chauffe-eau haute tension, où, si des valeurs des températures d’eau et d’huile sont inférieures à un premier seuil de température prédéterminé, le procédé comporte des étapes suivantes de : Mise en route du chauffe-eau haute tension ; Activation de la pompe à eau et de la pompe à huile ; Si le moteur thermique est démarré, sortie du procédé. Selon un mode de réalisation, si une batterie de traction du groupe motopropulseur hybride est en charge, le procédé démarre si la charge de ladite batterie de traction est terminée. Selon un mode de réalisation, avant l’étape c), le procédé comporte une étape b1) d’arrêt du chauffe-eau haute tension, si les valeurs de température de l’eau et de l’huile sont supérieures à un deuxième seuil de température prédéterminé, supérieur ou égal au premier seuil de température prédéterminé. Selon un mode de réalisation, avant l’étape c) et après l’étape b1), le procédé comporte une étape b2) de remise en route du chauffe-eau haute tension, si les valeurs de températures de l’eau et de l’huile passent en dessous d’un troisième seuil de température prédéterminé, inférieur au premier seuil de température prédéterminé, puis retourne à l’étape b1). Selon un mode de réalisation, le groupe motopropulseur hybride fonctionnant en mode ZEV, alimenté par une batterie de traction, le procédé démarre si une valeur d’un état de charge (SOC) de la batterie de traction est inférieure à un seuil de l’état de charge (Sa) de la batterie de traction prédéterminée. Selon un mode de réalisation, le seuil de l’état de charge (Sa) est fonction d’une valeur d’une température courante du moteur thermique. Selon un mode de réalisation, le seuil de l’état de charge (Sa) est supérieur à un seuil (Sh) déterminé à partir duquel le moteur thermique est démarré. Selon un autre aspect de l’invention, il est prévu un groupe motopropulseur hybride pour véhicule automobile hybride comportant un moteur thermique, une pompe à eau et une pompe à huile, ainsi qu’un échangeur thermique eau/huile, un chauffe-eau haute tension et un calculateur agencé de sorte à mettre en œuvre le procédé présentant au moins l’une des caractéristiques techniques précédentes. Selon un mode de réalisation, la pompe à huile est une pompe à huile pilotée. Selon un autre aspect encore de l’invention, il est prévu un véhicule automobile hybride comportant un groupe motopropulseur hybride présentant l’une des caractéristiques techniques précédentes. brÈve description des figures D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent : FIG. 1 : un chronographe illustrant un fonctionnement du procédé de préchauffage avant démarrage d’un moteur thermique selon l’invention ; FIG. 2 : une vue schématique d’un groupe motopropulseur hybride dans lequel est mise en œuvre le procédé de préchauffage avant démarrage d’un moteur thermique selon l’invention. Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l’ensemble des figures. description DÉTAILLÉE d’un mode de rÉalisation En référence à la FIG. 2 , un véhicule automobile hybride comporte, de manière connue en soi, un groupe motopropulseur hybride 1, une batterie de traction et un réservoir de carburant, en particulier un réservoir d’essence et/ou d’éthanol. Le groupe motopropulseur hybride 1 comporte, quant à lui, un moteur thermique 2, une ou plusieurs machines électriques 7 et une boîte de vitesse 8 transmettant les différents couples moteurs aux roues du véhicule automobile hybride. De plus, le groupe motopropulseur hybride comprend une pompe à huile 4 et une pompe à eau 3. Nous allons décrire un procédé de préchauffage avant démarrage d’un moteur thermique selon l’invention, le groupe motopropulseur hybride 1 comprenant un calculateur agencé à pouvoir mettre en œuvre ledit procédé de préchauffage avant démarrage d’un moteur thermique selon l’invention. En remarque liminaire, plus de carburant est injecté en moteur thermique froid, plus le risque de dilution du carburant dans l’huile moteur augmente, surtout si le moteur thermique ne procède pas à une chauffe complète avec une température de l’huile comprise entre 100 et 120°C maximum. En effet, il y a une mauvaise vaporisation du carburant à froid qu’il est nécessaire de compenser par des enrichissements supplémentaires par rapport à du carburant à chaud pour assurer une bonne combustion de ce dernier, du fait d’un mauvais rendement de combustion à froid. Ainsi, les enrichissements dépendants de la température de l’eau impactent les démarrages et redémarrages du moteur thermique 2 ainsi que ses montées en température. En fonctionnement d’un moteur thermique, les enrichissements de bases sont dépendants de la température de l’eau, car il est considéré qu’une température macérée à x °C de l’eau égale la température de l’huile moteur. Par exemple, lorsque le moteur thermique présente une température de 0 °C, à son démarrage, un enrichissement de l’ordre de 0,478 (c’est un coefficient de multiplication d’un temps d’injection [Ti] nominal, c’est-à-dire qu’il est ajouté un temps d’injection supplémentaire de 0.478xTi) ce coefficient diminue progressivement jusqu’à atteindre une valeur de 0 à une température de 80 °C du moteur thermique 2. Afin d’assurer une bonne mise en œuvre du procédé de préchauffage avant démarrage d’un moteur thermique selon l’invention qui va être décrit, il est important que, moteur thermique 2 éteint, la température de l’huile soit bien égale à la température de l’eau. À cette fin, le groupe motopropulseur hybride comprend un échangeur thermique eau/huile 5 et la pompe à huile 4 est pilotée (et non mécanique comme cela est classique pour un moteur thermique). Cela permet de faire circuler l’huile moteur, moteur thermique 2 éteint, et d’assurer un transfert de chaleur entre le circuit d’eau et le circuit d’huile. Au surplus, le groupe motopropulseur hybride comporte un chauffe-eau haute tension 6 (HVWH pour « High Voltage Water Heater » selon la terminologie anglo-saxonne) permettant de chauffer l’eau, moteur thermique 2 éteint. Dans un premier mode de réalisation du procédé de préchauffage avant démarrage d’un moteur thermique selon l’invention, le véhicule automobile hybride est à l’arrêt branché sur un point de recharge de la batterie de traction. Dans ce cas, le procédé de préchauffage avant démarrage d’un moteur thermique selon l’invention est mis en œuvre si le chargement de la batterie de traction est terminé et si la température de l’eau et la température de l’huile moteur sont inférieures à un premier seuil de température prédéterminé (par exemple 40 °C). Dès lors, dans une première étape, le procédé de préchauffage avant démarrage d’un moteur thermique selon l’invention met en route le HVWH 6 qui est alors alimenté par le point de recharge directement afin de ne pas décharger la batterie de traction. Puis, dans une deuxième étape, le procédé de préchauffage avant démarrage d’un moteur thermique selon l’invention active les pompes à eau 3 et à huile 4. Ainsi, l’eau qui est chauffée par le HVWH 6 chauffe à son tour l’huile via l’échangeur thermique eau/huile 5. Dans une troisième étape, si les valeurs de températures de l’eau et de l’huile sont supérieures à un deuxième seuil de température prédéterminé, supérieur ou égale au premier seuil de température prédéterminé, le procédé de préchauffage avant démarrage d’un moteur thermique selon l’invention éteint le HVWH 6, puis coupe le véhicule automobile hybride du point de recharge. Dans une quatrième étape, en boucle, si les températures de l’eau et de l’huile passent en dessous d’un troisième seuil de température prédéterminé (inférieur au premier seuil de température prédéterminée), le procédé de préchauffage avant démarrage d’un moteur thermique selon l’invention reprend la première étape si le véhicule automobile hybride est encore branché à un point de recharge. Dans ce mode de réalisation, si nous reprenons l’exemple précédent d’enrichissement pur une température de moteur thermique à l’arrêt de 0 °C, l’eau et l’huile sont chauffées entre 40 et 50 °C avec le procédé de préchauffage avant démarrage d’un moteur thermique selon l’invention qui vient d’être décrit, un enrichissement est de l’ordre de 0.05, soit beaucoup moins important que les 0.478 sans utilisation du procédé de préchauffage avant démarrage d’un moteur thermique selon l’invention. Et l’enrichissement tombe à zéro pour une température du moteur thermique de 80 °C atteinte. Le choix de chauffer à une température de moteur thermique comprise entre 40 et 50°C vient du fait que si la montée en température est trop importante, il apparait un phénomène d’évaporation du carburant, éthanol ou essence en moteur thermique non démarré, dans le cas où ledit moteur thermique n’est pas étanche et que le véhicule automobile hybride est dans un endroit confiné type garage. Dans un deuxième mode de réalisation du procédé de préchauffage avant démarrage d’un moteur thermique selon l’invention, le véhicule automobile hybride fonctionne en mode dit « Zéro émission » ou ZEV, c’est-à-dire que seules la ou les machines électriques 7 fonctionnent et le moteur thermique 2 est à l’arrêt. Dans ce mode de réalisation, le procédé de préchauffage avant démarrage d’un moteur thermique selon l’invention est mis en œuvre lorsque l’état de charge (SOC ou « State of Charge » selon la terminologie anglo-saxonne) de la batterie de traction s’approche d’une zone de maintien déterminée, généralement par l’utilisateur du véhicule automobile hybride, et donc d’un démarrage du moteur thermique 2. Afin d’anticiper le démarrage du moteur thermique 2 au début de la zone de maintien déterminée, une valeur seuil de l’état de charge de la batterie de traction est prédéterminée qui est fonction de la température courante du moteur thermique 2, valeur seuil sous laquelle le procédé de préchauffage avant démarrage d’un moteur thermique selon l’invention est mis en œuvre. Une deuxième condition de mise en œuvre du procédé de préchauffage avant démarrage d’un moteur thermique selon l’invention est : si la température de l’eau et la température de l’huile moteur sont inférieures à un premier seuil de température prédéterminé. Dès lors, dans une première étape, le procédé de préchauffage avant démarrage d’un moteur thermique selon l’invention met en route le HVWH 6 qui est alors alimenté par la batterie de traction, pendant le roulage en mode ZEV du véhicule automobile hybride. Puis, dans une deuxième étape, le procédé de préchauffage avant démarrage d’un moteur thermique selon l’invention active les pompes à eau 3 et à huile 4. Ainsi, comme pour le premier mode de réalisation du procédé de préchauffage avant démarrage d’un moteur thermique selon l’invention précédemment décrit, l’eau qui est chauffée par le HVWH 6 chauffe à son tour l’huile via l’échangeur thermique eau/huile 5. Dans les deux modes de réalisation du procédé de préchauffage avant démarrage d’un moteur thermique selon l’invention, une fois le moteur thermique 2 démarré, le procédé de préchauffage avant démarrage d’un moteur thermique selon l’invention est mis en veille ou est arrêté. Un exemple de mise en œuvre du deuxième mode de réalisation est illustré à la FIG. 1 . Dans ce chronogramme, un utilisateur du véhicule automobile hybride roule en mode ZEV 10 en partant d’une valeur de SOC de la batterie à 100 % Il est à noter que cette valeur de SOC de la batterie à 100% est purement illustrative, d’autres valeurs de départ de SOC de batterie peuvent être utilisées, inférieures à 100%, ce qui est plus souvent le cas en conditions de vie réelles du véhicule automobile hybride. En condition normale, la valeur de SOC de la batterie diminue tout au long du roulage jusqu’à arriver à la valeur seuil de l’état de charge de la batterie de traction prédéterminée Sa. Dès lors, si les conditions de températures de l’huile et de l’eau sont remplies, le procédé de préchauffage avant démarrage d’un moteur thermique selon l’invention dans son deuxième mode de réalisation est mis en œuvre durant un temps 12. La valeur de l’état de charge SOC continue de baisser jusqu’à arriver à une valeur Sh indiquant le début de la zone de maintien déterminé 30, zone de maintien déterminée 30 durant laquelle le moteur thermique 2 démarre 20 et le groupe motopropulseur hybride 1 est en mode hybride permettant une régulation de la valeur de l’état de charge SOC de la batterie de traction autour de la valeur Sh de l’état de charge SOC de la batterie de traction déclenchant la zone de maintien déterminée 30. Il est à noter que la valeur Sa est supérieure à la valeur Sh. Il ressort de ce qui précède que le procédé de préchauffage avant démarrage d’un moteur thermique selon l’invention tel que décrit dans ses deux modes de réalisation non limitatifs, permet de chauffer l’huile et l’eau pendant les phases de branchement du véhicule automobile hybride jusqu’à, par exemple, 50-60 °C maximum (moteur thermique 2 à l’arrêt), et/ou de chauffer l’huile et l’eau pendant les roulages en mode ZEV lorsque la batterie de traction présente un état de charge SOC approchant la valeur du seuil Sh de l’état de charge SOC de la batterie de traction, pour anticiper le démarrage du moteur thermique 2, et/ou maintenir cycliquement une température d’eau et d’huile autour d’une valeur seuil prédéterminée (par exemple 50 °C) après la charge, pendant le roulage en mode ZEV pour anticiper un démarrage du moteur thermique 2 en fonction de la volonté de l’utilisateur du véhicule automobile hybride et/ou du mode hybride choisi activé. Ainsi les phénomènes de dilution du carburant dans l’huile moteur préjudiciable sont réduits ainsi que la consommation dudit carburant et donc les émissions polluantes associées. Naturellement, l’invention est décrite dans ce qui précède à titre d’exemple. Il est entendu que la personne de l’art est à même de réaliser différentes variantes de réalisation de l’invention sans pour autant sortir du cadre de l’invention. Il est souligné que toutes les caractéristiques, telles qu’elles se dégagent pour une personne de l’art à partir de la présente description, des dessins et des revendications attachées, même si concrètement elles n’ont été décrites qu’en relation avec d’autres caractéristiques déterminées, tant individuellement que dans des combinaisons quelconques, peuvent être combinées à d’autres caractéristiques ou groupes de caractéristiques divulguées ici, pour autant que cela n’a pas été expressément exclu ou que des circonstances techniques rendent de telles combinaisons impossibles ou dénuées de sens. Procédé de préchauffage avant démarrage d’un moteur thermique (2) d’un groupe motopropulseur hybride (1) comprenant le moteur thermique (2), une pompe à eau (3), une pompe à huile (4), un échangeur thermique eau/huile (5) et un chauffe-eau haute tension (6), caractérisé en ce que, si des valeurs des températures d’eau et d’huile sont inférieures à un premier seuil de température prédéterminé, le procédé comporte des étapes suivantes de : Mise en route du chauffe-eau haute tension (6) ; Activation de la pompe à eau (3) et de la pompe à huile (4) ; Si le moteur thermique (6) est démarré, sortie du procédé. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, si une batterie de traction du groupe motopropulseur hybride (1) est en charge, le procédé démarre si la charge de ladite batterie de traction est terminée. Procédé selon l’une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que, avant l’étape c), le procédé comporte une étape b1) d’arrêt du chauffe-eau haute tension (6), si les valeurs de température de l’eau et de l’huile sont supérieures à un deuxième seuil de température prédéterminé, supérieur ou égal au premier seuil de température prédéterminé. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que, avant l’étape c) et après l’étape b1), le procédé comporte une étape b2) de remise en route du chauffe-eau haute tension (6), si les valeurs de températures de l’eau et de l’huile passent en dessous d’un troisième seuil de température prédéterminé, inférieur au premier seuil de température prédéterminé, puis retourne à l’étape b1). Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, le groupe motopropulseur hybride (1) fonctionnant en mode ZEV, alimenté par une batterie de traction, le procédé démarre si une valeur d’un état de charge (SOC) de la batterie de traction est inférieure à un seuil de l’état de charge (Sa) de la batterie de traction prédéterminée. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le seuil de l’état de charge (Sa) est fonction d’une valeur d’une température courante du moteur thermique (2). Procédé selon l’une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que le seuil de l’état de charge (Sa) est supérieur à un seuil (Sh) déterminé à partir duquel le moteur thermique (2) est démarré. Groupe motopropulseur hybride (1) pour véhicule automobile hybride comportant un moteur thermique (2), une pompe à eau (3) et une pompe à huile (4), caractérisé en ce qu’il comporte en outre un échangeur thermique eau/huile (5), un chauffe-eau haute tension (6) et un calculateur agencé de sorte à mettre en œuvre le procédé selon l’une des revendications 1 à 7. Groupe motopropulseur selon la revendication 8, caractérisé en ce que la pompe à huile (4) est une pompe à huile pilotée. Véhicule automobile hybride, caractérisé en ce qu’il comporte un groupe motopropulseur hybride (1) selon l’une des revendications 8 à 9.