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FR3080890A1 - Procede de gestion de l'injection et de l'allumage d'un moteur a combustion interne - Google Patents

Procede de gestion de l'injection et de l'allumage d'un moteur a combustion interne Download PDF

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FR3080890A1
FR3080890A1 FR1853914A FR1853914A FR3080890A1 FR 3080890 A1 FR3080890 A1 FR 3080890A1 FR 1853914 A FR1853914 A FR 1853914A FR 1853914 A FR1853914 A FR 1853914A FR 3080890 A1 FR3080890 A1 FR 3080890A1
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Benjamin Marconato
Stephane Eloy
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Continental Automotive GmbH
Continental Automotive France SAS
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Continental Automotive GmbH
Continental Automotive France SAS
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Abstract

La présente invention a pour objet un procédé de gestion de l'alimentation et de l'allumage d'un moteur à combustion interne avec les étapes suivantes : • un premier seuil (S1) de vitesse de rotation et un deuxième seuil (S2) de vitesse de rotation supérieur au premier sont prédéterminés, • à l'approche d'un point mort haut, une prédiction de la vitesse de rotation du moteur lors du passage du point mort haut à venir est réalisée, et • lorsqu'après une phase d'injection de carburant et d'allumage, une prédiction de vitesse de rotation au prochain point mort haut se situe entre les deux seuils (S1 , S2) de vitesse de rotation, alors l'alimentation est coupée mais l'allumage est maintenu pour le prochain temps moteur tandis que si la prédiction de vitesse de rotation est inférieure aux deux seuils (S1 , S2) de vitesse de rotation, alors l'alimentation et l'allumage sont coupés.

Description

La présente invention concerne un procédé de gestion de l’injection et de l’allumage d’un moteur à combustion interne. Elle concerne plus particulièrement la gestion d’un moteur à l’arrêt de celui-ci pour éviter une rotation arrière du moteur avec du carburant non brûlé ou avec une combustion non souhaitée.
Il s’agit ici donc de la gestion de moteur à quatre temps fonctionnant selon le cycle Beau de Rochas (ou Otto), c’est à dire des moteurs appelés couramment moteur essence. Plus particulièrement, la présente invention concerne un moteur à injection indirecte mais pas exclusivement.
Dans un moteur, lors de l’arrêt de celui-ci, il se peut que pour arriver à sa position d’équilibre, le moteur tourne en arrière. Il convient alors d’éviter à ce moment qu’une combustion vienne entraîner le moteur dans ce sens de rotation. Ceci est à éviter plus particulièrement lorsque le moteur est muni d’un volant bimasse (plus connu sous le nom Dual Mass Flywheel ou le sigle DMF en anglais). En effet, une rotation arrière d’un tel système bimasse accélérée par une combustion non souhaitée peut être très dommageable pour ce système et est donc à éviter.
Il est déjà connu, pour tenter de prédire une rotation arrière du moteur, de prédire sa vitesse de rotation au passage du point mort haut suivant. En fonction de cette vitesse, un arrêt du moteur et une éventuelle rotation arrière peuvent être prédits. Il est alors prévu de couper l’alimentation en carburant (coupure de l’injection) et de l’allumage du moteur.
La présente invention a pour but de perfectionner les procédés existants de l’art antérieur. Elle part d’une constatation originale qui a été faite par les Inventeurs. Il a en effet été remarqué que la gestion de l’arrêt d’un moteur, dit moteur à essence, selon les techniques connues de l’art antérieur conduisait à une émission d’hydrocarbures non brûlés dans l’échappement dans le cas où cet arrêt moteur n’est pas voulu par le conducteur mais par un calage non intentionnel par exemple.
La présente invention a donc plus particulièrement pour but de fournir un procédé de gestion d’un moteur limitant l’émission de carburant (essence) non brûlé dans l’échappement, notamment lors de l’arrêt/redémarrage du moteur.
À cet effet, la présente invention propose un procédé de gestion de l’alimentation et de l’allumage d’un moteur à combustion interne dans lequel à l’approche d’un point mort haut, une prédiction de la vitesse de rotation du moteur lors du passage du point mort haut à venir est réalisée.
Selon l’invention, un premier seuil de vitesse de rotation et un deuxième seuil de vitesse de rotation supérieur au premier sont prédéterminés, et lorsqu’après une phase d’injection de carburant et d’allumage, une prédiction de vitesse de rotation au prochain point mort haut se situe entre les deux premier et deuxième seuils de vitesse de rotation, alors l’alimentation est coupée mais l’allumage est maintenu pour le prochain temps moteur tandis que si la prédiction de vitesse de rotation est inférieure aux deux premier et deuxième seuils de vitesse de rotation, alors l’alimentation et l’allumage sont coupés.
Il est ainsi prévu dans ce procédé de venir brûler du carburant en maintenant l’allumage actif sans toutefois injecter à nouveau du carburant dans le moteur lorsqu’un arrêt du moteur est en vue. Sauf cas très particuliers, tout le carburant injecté est alors brûlé ce qui limite bien sûr l’émission d’hydrocarbures imbrûlés lors d’un démarrage suivant.
Dans un tel procédé de gestion de l’alimentation et de l’allumage d’un moteur, on peut aussi prévoir que, lorsqu’après une phase d’injection de carburant et d’allumage, une prédiction de vitesse de rotation au prochain point mort haut se situe au-dessus des deux premier et deuxième seuils de vitesse de rotation, alors l’alimentation et l’allumage sont maintenus pour le prochain temps. Ceci concerne notamment la configuration dans laquelle la vitesse de rotation du moteur est certes faible mais l’arrêt du moteur ne semble pas être imminent (plus de deux passages au moins par un point mort haut prévus).
Pour compléter ce procédé de gestion de l’alimentation et de l’allumage d’un moteur on propose de définir par exemple quatre états du moteur :
• premier état : l’injection et l’allumage sont maintenus, • deuxième état : l’injection est coupée et l’allumage est maintenu, • troisième état : l’injection et l’allumage sont coupés, et • quatrième état : l’injection est maintenue et l’allumage est coupé.
On réalise ici un découplage complet de la fonction injection de la fonction allumage. Dans cette configuration, il est proposé la gestion suivante de l’alimentation (injection) et de l’allumage du moteur :
• lorsque le moteur est dans le deuxième état il passe dans le troisième état lorsque la prédiction de vitesse au prochain point mort haut est inférieure à un troisième seuil de vitesse de rotation et dans le quatrième état sinon ; et/ou • lorsque le moteur est dans le troisième état il passe dans le quatrième état lorsque la prédiction de vitesse au prochain point mort haut est supérieure à un quatrième seuil de vitesse de rotation et reste dans le troisième état sinon ; et/ou • lorsque le moteur est dans le quatrième état :
- il passe dans le premier état lorsque la prédiction de vitesse au prochain point mort haut est supérieure à un cinquième seuil de vitesse de rotation,
- il passe dans le deuxième état lorsque la prédiction de vitesse au prochain point mort haut est comprise entre le cinquième seuil de vitesse de rotation et un sixième seuil de vitesse de rotation inférieur au cinquième seuil, et
- il passe dans le troisième état sinon.
La présente invention propose aussi un dispositif de gestion d’un moteur, caractérisé en ce qu’il comporte des moyens pour la mise en oeuvre de chacune des étapes d’un procédé de gestion de l’alimentation et de l’allumage d’un moteur tel que décrit ci-dessus.
La présente invention est maintenant illustrée par un mode de réalisation non limitatif à l’aide du dessin ci-joint sur lequel :
- la figure 1 illustre un arrêt « classique » d’un moteur à combustion, et
- la figure 2 est un logigramme illustrant une forme de réalisation d’un procédé de gestion d’alimentation et d’allumage d’un moteur.
La figure 1 est un diagramme schématique illustrant le temps sur l’axe des abscisses et une vitesse de rotation sur l’axe des ordonnées. La courbe dessinée sur ce diagramme montre la vitesse réelle de rotation d’un moteur lors de son arrêt.
Sur le diagramme, trois droites sont tracées. Il s’agit des droites d’équation :
y = S1, par exemple y = 200 tr/min y = S2, par exemple y = 400 tr/min, et y = S3, par exemple y = 600 tr/min.
Bien entendu, les valeurs numériques données sont données à titre purement illustratif et ne sont nullement limitatives. L’homme du métier remarque que ces valeurs sont des valeurs arrondies afin de simplifier la description qui va suivre.
On observe ici un moteur qui s’arrête et on souhaite empêcher, ou limiter autant que possible, la rotation inverse du moteur avec du carburant non brûlé ou avec une combustion non souhaitée. La rotation est dite inverse par rapport au sens de rotation habituel du moteur.
Sur la gauche du diagramme, on remarque que la vitesse de rotation du moteur diminue tout en restant cependant supérieure à la valeur S3. Avant d’atteindre chaque point mort haut, une prédiction de la vitesse de rotation du moteur à ce prochain point mort haut est calculée. Diverses méthodes peuvent être utilisées pour faire cette prédiction. Le document FR2995939 propose par exemple une telle méthode de prédiction.
Une flèche 2 schématise sur la figure 1 la première injection de carburant réalisée alors que la vitesse de rotation du moteur est passée sous le seuil de vitesse S3. On suppose dans le présent exemple de réalisation que le moteur est un moteur fonctionnant selon le cycle Beau de Rochas (ou Otto), appelé plus couramment moteur à essence, et qu’il comporte un système d’alimentation en carburant -essence- par injection indirecte.
Une flèche 4 schématise sur la figure 1 l’instant auquel une prédiction de vitesse de rotation est réalisée après l’injection d’essence mais avant d’atteindre le point mort haut suivant. Une étoile 6 symbolise la prédiction réalisée et est reportée sur la ligne de temps appelée TDC1 correspondant au passage au point mort haut suivant.
Dans l’exemple illustré, la prédiction de vitesse de rotation (que l’on suppose bonne et qui s’accomplit) est comprise entre 200 et 400 tr/min, c’est-à-dire entre les valeurs S1 et S2.
La prédiction faite ici laisse alors supposer que le moteur va encore passer par un autre point mort haut mais s’arrêtera par la suite. La stratégie adoptée ici est alors de réaliser un allumage (éclair 8) pour venir brûler le carburant -essence- qui a été injecté mais de ne plus injecter par la suite d’autre carburant.
On remarque que la combustion réalisée suite à l’allumage (éclair 8) contribue à augmenter un peu la vitesse de rotation du moteur. Avant d’arriver au point mort haut suivant, une nouvelle prédiction de la vitesse de rotation (flèche 10) est réalisée pour estimer la vitesse de rotation du moteur au point mort haut suivant TDC2. Cette prédiction est symbolisée par une seconde étoile 12. Cette prédiction vient confirmer la précédente en ce qu’elle se situe à nouveau entre les valeurs seuils S1 et S2. Ceci vient donc confirmer que le moteur va bien s’arrêter. Il est donc prévu de couper et l’injection d’essence et l’allumage. Comme illustré, la vitesse de rotation du moteur décroît alors jusqu’à 0 tr/min et le moteur s’arrête.
En dessous de l’axe des abscisses, il est indiqué dans quel état de fonctionnement se trouve le moteur. Dans cet exemple, le moteur passe par trois états :
• premier état = IGN + INJ : le moteur fonctionne normalement, l’injection INJ et l’allumage IGN sont commandés lors de chaque passage à un point mort haut ;
• deuxième état = IGN + NOJNJ : le moteur va s’arrêter mais pas de suite, l’injection est coupée (NOJNJ) mais l’allumage IGN fonctionne ;
• troisième état = NOJGN + NOJNJ : le moteur va s’arrêter de façon imminente, l’injection et l’allumage sont coupés (NOJGN et NOJNJ).
Toutefois, même si la plupart des arrêts d’un moteur se passent comme illustré sur la figure 1, d’autres cas de figures sont à envisager. La figure 2 essaye de repérer tous les cas de figures. Il est proposé de définir alors quatre états, incluant les trois états ci-dessus. Un quatrième état : NOJGN + INJ est défini lorsqu’il est décidé de ne pas déclencher l’allumage mais d’injecter du carburant. Cet état vise à réaliser un redémarrage imminent du moteur avec un allumage prévu lors du prochain cycle de combustion.
Sur la figure 2 sont représentés les quatre états annoncés précédemment et les conditions de passage d’un état à l’autre sont indiquées. Sur cette figure, les valeurs S1, S2 et S3 correspondent à celles de la figure 1 s’il s’agit du même moteur. Comme indiqué, ces valeurs sont purement illustratives. Elles ne correspondent pas à un véritable exemple ne serait-ce que du fait de leur arrondi.
On suppose tout d’abord que le moteur est en marche. Son régime moteur est alors supérieur au troisième seuil S3 (600 tr/min). Avant chaque passage d’un piston à son point mort haut, la vitesse de rotation du moteur lors du passage de ce piston à son point mort haut est estimée par un système de contrôle et de gestion du moteur et la valeur de cette estimation est appelée N_Tdc_Estim sur la figure 2 et dans la présente description. Cette valeur estimée est alors comparée aux trois valeurs seuils S1, S2 et S3.
Au départ le moteur étant en marche, son régime est supérieur au seuil S3 et pour le faire fonctionner, il a besoin de carburant et de la fonction allumage pour faire brûler le carburant injecté. L’état du moteur est donc le premier état (IGN + IN J). De plus, tant que le moteur est en marche « normale >>, à chaque fois la valeur de l’estimation N_Tdc_Estim reste supérieure au seuil S3. Comme indiqué par une boucle au niveau de l’état IGN + INJ, cet état est maintenu lorsque N_Tdc_Estim est supérieur au seuil S3 mais aussi encore quand il est compris entre le seuil S2 et le seuil S3. On peut indiquer que cet état est l’état dans lequel on est dans une phase de démarrage intentionnel du moteur.
Il semble plus facile pour la compréhension de la description d’utiliser des valeurs chiffrées plutôt que des noms pour les seuils. Il est important de noter qu’il y a au moins deux seuils (trois ici mais éventuellement plus) qui sont à définir pour chaque moteur. Toujours dans un souci de clarté et/ou simplification, on considère que :
• le seuil S1 correspond à une vitesse de 200 tours par minute (tr/min ou rpm), • le seuil S2 correspond à une vitesse de 400 tours par minute et • le seuil S3 correspond à une vitesse de 600 tours par minute.
On suppose maintenant que le moteur entre en phase d’arrêt. À un moment ou un autre, la valeur de l’estimation N_Tdc_Estim deviendra inférieure à 600 tr/min. Tant que cette valeur reste supérieure à 400 tr/min, on estime que le moteur peut rester dans son premier état et l’allumage et l’injection continuent à fonctionner normalement.
Si la valeur de N_Tdc_Estim est maintenant comprise entre 200 et 400 tr/min, alors on choisit de ne pas injecter de carburant mais de laisser fonctionner l’allumage pour venir brûler le carburant qui a déjà été injecté. On est ici dans le cas décrit en référence à la figure 1 où il est estimé que le moteur passera non seulement le prochain point mort haut mais également le suivant.
Si maintenant la valeur de N_Tdc_Estim devient de suite inférieure ou égale à 200 tr/min, l’injection et l’allumage sont coupés. Le moteur va s’arrêter rapidement et rien n’est fait pour contrer cet arrêt.
Après avoir analysé les diverses situations pouvant se produire lorsque le moteur est dans le premier état, une analyse semblable est faite pour le deuxième état (IGN + NOJNJ).
Tout d’abord, si la vitesse de rotation du moteur augmente à nouveau, ce redémarrage est soutenu par l’injection de carburant. Toutefois, il est inutile de faire fonctionner l’allumage puisque dans cet état, il n’y a pas eu d’injection d’essence. Le moteur passe alors dans le quatrième état (NOJGN + IN J) si la vitesse de rotation du moteur est supérieure à 400 tr/min. Enfin, si la vitesse de rotation diminue ou tout du moins reste inférieure ou égale à 400 tr/min, alors le moteur passe dans le troisième état (NOJGN + NOJNJ) sans injection de carburant, ni allumage.
Une fois dans ce troisième état, il peut être décidé que soit le moteur repart réellement et alors de l’essence est à nouveau injectée, soit la vitesse de rotation du moteur reste faible et le moteur est maintenu dans son troisième état. On peut ici considérer que le moteur repart si N_Tdc_Estim devient supérieur à 600 tr/min. Dans ce cas, le moteur passe dans le quatrième état (NOJGN + IN J) puisqu’il est inutile de faire fonctionner l’allumage, aucun carburant n’ayant été injecté juste avant. Ceci peut correspondre au cas d’une voiture entraînée dans une descente par exemple ou que l’on pousse pour la démarrer.
Enfin, quand le moteur est dans le quatrième état, si la prédiction de vitesse de rotation est basse, c’est-à-dire inférieure à 200 tr/min, alors le moteur passe dans le troisième état (NOJGN + NOJNJ) et son arrêt est alors imminent.
Si la vitesse de rotation prédite est « moyenne », c’est-à-dire comprise entre 200 et 600 tr/min, alors l’essence qui vient d’être injectée est brûlée mais on n’injecte pas à nouveau du carburant : le moteur passe alors dans son deuxième état (IGN + NOJNJ). Il est estimé ici que la combustion qui sera réalisée par l’allumage ne sera pas suffisante pour relancer le moteur.
Par contre, si le moteur repart, c’est-à-dire si la vitesse de rotation prédite au prochain point mort haut repasse au-dessus du premier seuil de 600 tr/min, alors le moteur repasse dans son premier état de fonctionnement nominal.
La figure 2 ne prévoit que trois seuils de vitesse de rotation distincts S1, S2, S3, correspondant aux seuils montrés sur la figure 1. Toutefois, d’autres seuils peuvent être envisagés. Ainsi par exemple lorsque le moteur est dans son deuxième état, on peut prévoir qu’il passe dans le troisième état lorsque l’estimation de vitesse de rotation est inférieure à un quatrième seuil (par exemple 450 tr/min avec les valeurs prises plus haut) et dans le quatrième état sinon. De même, un autre seuil peut être défini lorsque le moteur est dans le troisième état et deux autres seuils (cinquième et sixième) peuvent 5 être choisis dans le quatrième état pour déterminer les changements (ou non changements) d’état.
Le procédé proposé ici permet ainsi de gérer l’arrêt d’un moteur en limitant l’émission d’hydrocarbures imbrûlés lors du démarrage suivant. Il est ici original de gérer l’allumage et l’injection indépendamment l’un de l’autre.
Ce procédé peut se mettre en oeuvre sans capteur spécifique. De ce fait, il ne demande pas de moyens spécifiques et peut être mis en oeuvre sans rajouter un surcoût matériel.
Bien entendu, la présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites ci-dessus et aux variantes de réalisation proposées. Elle concerne également les 15 variantes de réalisation à la portée de l’homme du métier.

Claims (7)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé de gestion de l’alimentation et de l’allumage d’un moteur à combustion interne dans lequel à l’approche d’un point mort haut (TDC1, TDC2), une prédiction de la vitesse de rotation du moteur lors du passage du point mort haut à venir
    5 est réalisée, caractérisé en ce que un premier seuil (S1) de vitesse de rotation et un deuxième seuil (S2) de vitesse de rotation supérieur au premier sont prédéterminés, et en ce que, lorsqu’après une phase d’injection de carburant et d’allumage, une prédiction de vitesse de rotation au prochain point mort haut(TDC1, TDC2) se situe entre les deux premier et deuxième seuils (S1, S2) de vitesse de rotation, alors l’alimentation est coupée 10 mais l’allumage est maintenu pour le prochain temps moteur tandis que si la prédiction de vitesse de rotation est inférieure aux deux premier et deuxième seuils (S1, S2) de vitesse de rotation, alors l’alimentation et l’allumage sont coupés.
  2. 2. Procédé de gestion de l’alimentation et de l’allumage d’un moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que, lorsqu’après une phase d’injection de carburant
    15 et d’allumage, une prédiction de vitesse de rotation au prochain point mort haut (TDC1, TDC2) se situe au-dessus des deux premier et deuxième seuils (S1, S2) de vitesse de rotation, alors l’alimentation et l’allumage sont maintenus pour le prochain temps.
  3. 3. Procédé de gestion de l’alimentation et de l’allumage d’un moteur selon l’une 20 des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que quatre états du moteur sont définis :
    • premier état : l’injection et l’allumage sont maintenus, • deuxième état : l’injection est coupée et l’allumage est maintenu, • troisième état : l’injection et l’allumage sont coupés, et • quatrième état : l’injection est maintenue et l’allumage est coupé.
    25
  4. 4. Procédé de gestion de l’alimentation et de l’allumage d’un moteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que lorsque le moteur est dans le deuxième état il passe dans le troisième état lorsque la prédiction de vitesse au prochain point mort haut est inférieure ou égale à un troisième seuil (S3) de vitesse de rotation et dans le quatrième état sinon.
    30 5. Procédé de gestion de l’alimentation et de l’allumage d’un moteur selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que lorsque le moteur est dans le troisième état il passe dans le quatrième état lorsque la prédiction de vitesse au prochain point mort haut est supérieure à un quatrième seuil de vitesse de rotation et reste dans le troisième état sinon.
    6. Procédé de gestion de l’alimentation et de l’allumage d’un moteur selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que lorsque le moteur est dans le quatrième état :
    • il passe dans le premier état lorsque la prédiction de vitesse au prochain point
  5. 5 mort haut est supérieure à un cinquième seuil de vitesse de rotation, • il passe dans le deuxième état lorsque la prédiction de vitesse au prochain point mort haut est comprise entre le cinquième seuil de vitesse de rotation et un sixième seuil de vitesse de rotation inférieur au cinquième seuil, et • il passe dans le troisième état sinon.
  6. 10
  7. 7. Dispositif de gestion d’un moteur, caractérisé en ce qu’il comporte des moyens pour la mise en œuvre de chacune des étapes d’un procédé de gestion de l’alimentation et de l’allumage d’un moteur selon l'une des revendications 1 à 6.
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Cited By (2)

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