FR2465883A1 - Procede de fonctionnement d'un moteur a combustion interne a injection de carburant en un seul point, et dispositif a utiliser - Google Patents
Procede de fonctionnement d'un moteur a combustion interne a injection de carburant en un seul point, et dispositif a utiliser Download PDFInfo
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Abstract
LA PRESENTE INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF, DANS UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE A PLUSIEURS CYLINDRES AYANT UN VILEBREQUIN ET UN SEUL INJECTEUR DE CARBURANT, POUR FORMER UN MELANGE AIR-CARBURANT AMENE AUX CYLINDRES. SELON L'INVENTION, IL COMPREND UN MOYEN 44 POUR DETECTER LE DEPLACEMENT ANGULAIRE DU VILEBREQUIN; ET UNE UNITE DE COMMANDE 42 SENSIBLE AU MOYEN DE DETECTION POUR PRODUIRE DEUX IMPULSIONS DE DECLENCHEMENT D'INJECTION DE CARBURANT POUR UNE SEULE REVOLUTION DU VILEBREQUIN, CETTE UNITE POUVANT EMETTRE CES IMPULSIONS SELON LES POSITIONS DE POINT MORT HAUT ET DE POINT MORT INFERIEUR D'UN PISTON DE L'UN DES CYLINDRES 28. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT A L'INDUSTRIE AUTOMOBILE.
Description
I La présente invention se rapporte généralement à un moteur à combustion
interne à plusieurs cylindres et à injection de carburant, et plus particulièrement à un moteur à injection de carburant en un seul point o la distribution air-carburant vers lescylindres est améliorée en excitant l'injecteur de carburant deux fois par tour du vilebrequin. Dans les agencements d'injection en un seul point selon l'art antérieur, le carburant est injecté soit une
fois ou trois fois par tour du vilebrequin du moteur.
Cependant, cesprocédésprésenteritcbs inconvénients parce que la seule injection ne peut donner une distribution appropriée du carburant tandis que dans le cas de trois injections par tour, la distribution de carburant aux vitesses lentes du moteur est bonne, mais tandis que la vitesse du moteur augmente, la fréquence à laquelle l'injecteur doit être excité dépasse la limite o l'injection souhaitée de carburant et l'injection réelle peuvent coineider, avec pour résultat une détérioration marquée du contrôle du moteur. Quand la vitesse du moteur est de 6.000 t/mn, la fréquence de mise en action de l'injecteur est à peu près de 300 Hz (en comparaison à 100 Hz aux vitesses plus faibles du moteur). A cette vitesse, la correspondance entre la largeur d'impulsion et la quantité de carburant injectée en réponse à cette largeur d'impulsion particulière
perd sa linéarité.
La présente invention concerne un procédé de fonctionnement d'un moteur à combustion interne à plusieurs cylindres ayant un injecteur de carburant en un seul point (un seul injecteur de carburant placé en amont des cylindres du moteur, et qui produit le mélange air-carburant pour tous ces cylindres), qui est excité pour injecter du carburant deux fois par tour du vilebrequin du moteur. Les impulsions de déclenchement d'injection sont à la base, temporisées pour coïncider avec les positions de point mort haut et de
point mort nferieum d'n cylirdre choisit, et varient, de préfé-
rence, par rapport à cette temporisation, en réponse à divers paramètres de fonctionnement du moteur comme un fonctionnement à vitesse rapide, afin d'améliorer la distribution de carburant vers les cylindres. De plus, selon l'invention, le nombre d'injections par tour peut être accru à trois quand le moteur fonctionne à des
vitesses relativement lentes.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci
apparaîtront plus clairement au cours de la description
explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 est un graphique montrant en termes de l'écoulement de carburant, sur l'axe des ordonnées et de durée de l'impulsion d'injection (largeur d'impulsion de déclenchement d'injection) sur l'axe des abscisses, les caractéristiques d'écoulement de carburant produites par le procédé à trois injections à une faible rotation du moteur (pointillé) et à une forte rotation (trait plein); - la figure 2 est un diagramme montrant les impulsions de déclenchement d'injection (A) et la cadence ou temporisation d'injection résultante de base (B) selon la présente invention; - la figure 3 est un graphique comparant la distribution de carburant entre les cylindres d'un moteur quand on utilise trois injections par tour (trait plein) et deux injections par tour (pointillé); - la figure 4 est un diagramme montrant les variations de la cadence ou temporisation d'injection (A) entre différentes conditions de fonctionnement du moteur selon un autre aspect de la présente invention; - la figure 5 est un graphique comparant la distribution de carburant avec deux injections par tour entre les cylindres du moteur quand on utilise une cadence ou temporisation d'injection de base et une cadence en avance de 30 degrés par rapport à la cadence de base; et - la figure 6 est une disposition schématique d'un dispositif préféré pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.
Avant une description plus détaillée de la
présente invention, on pense qu'il est avantageux de se
référer à la figure 1, qui montre graphiquement l'inconvé-
nient de l'agencement selon l'art antérieur avec trois injections par tour. Le graphique A (pointillé) montre la capacité mécanique de ltinjecteur pour maintenir une relation linéaire entre la largeur d'impulsion du signal d'excitation ou de déclenchement et la quantité de oerburant libérée par l'injecteur. Cependant, comme le montre la courbe B (trait plein), après avoir dépassé un nombre donné de tours du moteur ou vitessedonnée du moteur, la correspondance entre la largeur de l'impulsion et la
quantité de carburant libérée par l'injecteur perd rapide-
ment sa relation linéaire, avec pour résultat une détério-
ration de la distribution du carburant vers les cylindres
du moteur.
La figure 2 montre un diagramme de la production
de deux impulsions de déclenchement d'injection équi-
distantes, pour une seule révolution du vilebrequin (C) et (en-dessous) la cadence résultante d'injection selon la
présente invention.
La figure 3 est un graphique comparant la distribu-
tion de carburant entre les cylindres du moteur quand on utilise la technique à trois injections selon l'art
antérieur et celle obtenue avec le procédé à deux injec-
tions selon l'invention. Sur ce graphique est indiquée en ordonnées, la différence du rapport air/carburant d'un cylindre à l'autre (détectée en termes de la teneur en CO et C02 dans les gaz d'échappement)et en abscisses, diverses conditions de fonctionnement du moteur exprimées en termes de la vitesse de rotation du moteur à des
niveaux donnés de dépression au collecteur d'induction.
Pour le calibrage des ordonnées, on a déterminé empiriquement que le pourcentage d'oxyde carbone plus le pourcentage de gaz carbonique dans les gaz d'échappement s'approchaient très précisément du rapport air/carburant du mélange ayant brMlé dans ies cylindres du moteur. En conséquence, la teneur en CO et C02 dans les gaz d'échappe- ment a été analysée, et la différence numérique entre le rapport le plus élevé et le rapport le plus bas air/ carburant est représentée en ordonnées. Il va sans dire qu'une différence nulle est le résultat cherché mais, comme on peut le voir, cela n'est pas possible bien que l'on puisse s'en approcher dans des conditions données
de fonctionnement du moteur.
Sur la figure 3, la ligne en trait plein indique la distribution de carburant utilisant la technique à trois injections et la ligne en pointillé indique celle obtenue en utilisant la technique à deux injections selon
l'invention. Bien que la ligne en trait plein, en un -
stade, soit plus basse que la ligne en pointillé, à chaque extrémité la technique à trois injections donne une distribution plus mauvaise de carburant que celle à deux
injections. La plus mauvaise distribution est particuliè-
- rement remarquable à l'extrémité vitesse plus rapide du
moteur-charge plus forte du graphique.
Afin d'améliorer encore la distribution de carburant, on propose, selon l'invention, de faire varier la cadence d'injection des deux injections, comme cela est illustré sur la figure 4. La figure 4 (a) indique une impulsion électronique à raison d'une fois pour chaque rotation du vilebrequin. La figure 4(b) indique la cadence d'injection utilisée quand le moteur fonctionne à des vitesses très lentes (c'est-à-dire au ralenti), une impulsion d'injection tous les 1800. La figure 4(c) indique une avance possible à l'allumage de 30 par rapport aux conditions de la figure 4(b), par exemple quand le moteur fonctionne à 1.500 t/mn avec une dépression à
l'induction de -350 mÈHg.
La figure 5 est un graphique semblable à la figure 3 mais montrant la différence de distribution de carburant que l'on obtient par la cadence de base à deux injections (c'est-à-dire une injection-au point mort haut et au point mort infédar'd'un cylindre choisi) et l'avance à l'injection ci-dessus mentionnée. Comme on peut le voir par ce graphique, on obtient une amélioration remarquable de la distribution de carburant en avançant l'injection, cette amélioration dépassant de façon inattendue la meilleure distribution obtenue par le procédé à trois
injections.
La figure 6 est une représentation schématique d'un dispositif approprié à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Sur cette figure, le repère 10 désigne un moteur à combustion interne ayant un système d'induction 12 et un système d'échappement 14. Un injecteur de carburant 16 en un seul point est disposé dans le système d'induction et il est orienté pour injecter du carburant vers le fond 20 d'un tuyau montant 18 défini dans le système d'induction. Le fond 20 du tuyau montant 18 est chauffé par les gaz d'échappement passant par le système d'échappement 14. Une soupape à réglage thermostatique 22 est disposée dans le système d'échappement pour dévier,
de façon réglable, les gaz d'échappement contre le fond 20.
Un appareil de mesure 24 du débit d'air est disposé
dans le système d'induction 12 pour détecter le débit d'air.
Une soupape d'étrangément 26 est disposée en aval du débit-
mètre d'air pour régler l'écoulement d'air vers les cylindres 28 du moteur (un seul étant représenté). Un filtre à air 30 est disposé en amont du débitmètre d'air pour retirer la poussière et analogues de l'air avant son
entrée dans le système d'induction.
L'injecteur de carburant 16 reçoit du carburant
sous pression d'un système comportant une pompe d'injec-
tion 34, un amortisseur 36 de la pression du carburant, un filtre à carburant 38 et un régulateur 40 de la pression du carburant. Ce système est bien entendu l'un des nombreux systèmes bien connus eten taitquetel, iijne sera pas
décrit plus amplement ici.
L'injecteur 16 est commandé par un circuit central 42 qui reçoit diverses données de fonctionnement du moteur de divers capteurs. Ces capteurs comprennent le débitmètre d'air 24 et un capteur 44 de la rotation ou du déplacement angulaire du vilebrequin. Le capteur du déplacement angulaire du vilebrequin comporte un disque rotatif 46 avec deux indicateurs 48 (les indicateurs, dans ce cas, sont espacés de 1800). Le disque 46 est opérativement relié au vilebrequin du moteur (non représenté) pour une rotation synchrone avec lui. Un capteur 50 est monté stationnaire et adjacent au disque, et il &net un signal
à chaque fois que l'un des indicateurs passe près de lui.
Le circuit de commande reçoit de plus l'information d'un ou plusieurs capteurs 52 du fluide de refroidissement du moteur, exposés au fluide de refroidissement du moteur (qui, dans ce cas estun2iquide), du système d'allumage du moteur 54, d'un capteur 56 de position angulaire de la soupape d'étranglement et d'un capteur d'oxygène 58 ou analogue disposé dans le système d'échappement en amont d'un convertisseur catalytique 60 qui, dans le mode de réalisation, est du type à trois voies. L'unité 42 est
excitée par connexion à une source de force électro-
motrice telle que la batterie 62.
Ainsi, avec l'agencement ci-dessus décrit, il est possible d'exciter l'injecteur 16 pour injecter du carburant selon un barème qui correspond aux positions de point mort haut (PMH) et de point mort inférieur (PMI) d'un piston choisi, et de plus, lors de paramètres donnés de fonctionnement, d'avancer le réglage de l'injection de façon appropriée pour utiliser tout-à-fait avantageusement le débit accru d'air s'écoulant à travers le système d'induction (comme cela se produit aux conditions de
fonctionnement à vitessesmoyenne à rapide du moteur).
On notera de plus qu'avec le dispositif ci-dessus décrit, il est possible d'augmenter le nombre d'injections par tour, en se basant sur la vitesse du moteur et autres paramètres de fonctionnement, comme les signaux d'ouverture de la soupape d'étranglement, de débit d'air et de réglage de l'allumage indiquant une vitesse du moteur suffisamment lente. Ainsi, en résumé, le procédé et le dispositif selon l'invention excitent de préférence un injecteur de carburant pour injecter du carburant deux fois par tour du vilebrequin du moteur et avancer le réglage d'injection de base (qui correspond au point mort haut et au point mort inférieurd'un piston choisi) pour utiliser avantageusement
le temps réduit requis pour que l'air s'écoule du débit-
mètre d'air aux cylindres du moteur pendant un fonctionne-
ment à vitesses moyenne à rapide du moteur, et améliorer en conséquence la distribution de carburant vers les cylindres (comme cela est indiqué sur la figure 5 des dessins). Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques
des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-
ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre
dans le cadre de la protection comme revendiquée.
R E V E N D I CA T I 0 N S
__________________________
1.- Procédé de fonctionnement d'un moteur à combustion interne à plusieurs cylindres ayant un vilebrequin et un seul injecteur de carburant pour former le mélange air-carburant amené aux cylindres du. moteur, caractérisé en ce qu'il consiste à: détecter le déplacement angulaire du vilebrequin du moteur;
produire deux impulsions de déclenchement d'injec-
tion de carburant pour une seule révolution dudit vile-
brequin; temporiser la sortie desdites impulsions de déclenchement audit injecteur pour qu'elles correspondent aux positions de point mort haut et de point mort inférieur
d'un piston de l'un desdits cylindres.
2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend de plus les étapes de: détecter divers paramètres de fonctionnement du moteur; et faire varier la cadence de la sortie des impulsions de déclenchement en réponse à la détection des paramètres
de fonctionnement.
3.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend de plus l'étape de produire trois
impulsions de déclenchement pour un seul tour du vilebre-
quin précité quand la vitesse de révolution du vilebrequin
est en-dessous d'un seuil prédéterminé.
4.- Dispositif, dans un moteur à combustion interne à plusieurs cylindres ayant un vilebrequin et un
seul injecteur de carburant pour former un mélange air-
carburant amené auxdits cylindres, caractérisé en ce qu'il comprend:
un moyen (44) pour détecter le déplacement angu-
laire dudit vilebrequin; et une unité de commande (42) sensible audit moyen de détection pour produire deux impulsions de déclenchement d'injection de carburant pour une seule révolution dudit vilebrequin, ladite unité de commande pouvant émettre lesdites impulsions de déclenchement en correspondance avec dss positions de point mort haut et de point mortinfé- riard'un piston d'un cylindre choisi parmi lesdits cylindres. 5.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend de plus des moyens (24, 52, 56, 58) sensibles à des paramètres de fonctionnement du moteur pour appliquer des signaux de données à l'unité de commande précitée afin de faire varier le moment de l'émission des impulsions de déclenchement par rapport aux positions de point mort haut et de point mortinférieur du
piston.
6. - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'unité de commande (42) précitée est adaptée à produire trois impulsions de déclenchement d'injection pour un seul tour du vilebrequin quand les moyens précités sensibles aux paramètres de fonctionnement du moteur indiquent que la vitesse de rotation du moteur
est en-dessous d'un seuil prédéterminé.
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