FR2527690A1 - Fuel charge feed for IC engine - has charge fed to varying number of cylinders and at varying frequency - Google Patents
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Abstract
Description
La presente invention concerne une méthode de répartition de la charge de combustible d'un moteur suralimenté à allumage commandé. The present invention relates to a method of distributing the fuel load of a supercharged spark-ignition engine.
Il est connu qu'aux charges partielles, la puissance delivrée par un moteur suralimenté à allumage commande est reglee par la quantité de mélange air-combustible admise et brûlee dans les cylindres. Le réglage de cette quantité de mélange se fait généralement en réalisant un étranglement variable à l'admission de l'air (ou du mélange air-combustible) dans les cylindres. Cet étranglement, qu'il soit créé en amont ou en aval de l'organe de compression utilisé pour suralimenter le moteur, agit en abaissant plus ou moins la pression de l'air à l'admission des cylindres. De ce fait, ce procédé conduit, du moins lors du fonctionnement aux charges partielles, à une dégradation de travail à laquelle correspond une détérioration du rendement. It is known that at partial loads, the power delivered by a supercharged ignition engine is regulated by the quantity of air-fuel mixture admitted and burned in the cylinders. The adjustment of this quantity of mixture is generally done by carrying out a variable throttling on the admission of air (or air-fuel mixture) into the cylinders. This constriction, whether created upstream or downstream of the compression member used to supercharge the engine, acts by lowering more or less the air pressure at the intake of the cylinders. Therefore, this process leads, at least during operation at partial loads, to a degradation of work to which corresponds a deterioration of the yield.
Ainsi l'on comprend mieux que, dans le cas d'un moteur sura limenté à allumage commandé, la zone de fonctionnement assurant le meilleur rendement soit plutôt située au voisinage des points de fonctionnement à forte charge. Thus it is better understood that, in the case of a supercharged engine with positive ignition, the operating zone ensuring the best efficiency is rather located in the vicinity of the operating points at high load.
De plus, généralement, les moteurs suralimentes à allumage commandé, notamment ceux qui le sont par turbocompresseurs, présentent un retard à l'accélération. Celui-ci est dû au temps nécessaire à I'établisseent de la pression de suralimentation et dépend de l'inertie mécanique des parties tournantes. In addition, generally, supercharged spark ignition engines, in particular those which are powered by turbochargers, have a delay in acceleration. This is due to the time required to establish the boost pressure and depends on the mechanical inertia of the rotating parts.
La presente invention vise principalement à ameliorer le rendement du moteur lors du fonctionnement aux charges partielles, ainsi qu'à augmenter sa capacité d'accélération. Elle peut être appliquee pour atteindre d'autres objectifs tels que, par exemple la diminution de la teneur des gaz d'échappement en produits polluants.Elle se distingue de l'art antérieur illustré par les brevets FR 1.393.726,
FR 2.435.601, FR 2.441.723, GB 1.510.459 et US 4.207.856, en ce que le réglage de la puissance se fait en agissant sur la fréquence des cycles moteurs et en ce que l'admission est effectuée sensiblement à pleine ouverture, même aux charges partielles, du moins dans certains cas,tant que la pression de l'air à l'admission des cylindres reste inférieure à un certain seuil, celui-ci réalisant un compromis entre les objectifs fixés et les contraintes de fonctionnement, par exemple l'obtention du meilleur rendement sans apparition de cliquetis.The present invention mainly aims to improve the efficiency of the engine during operation at partial loads, as well as to increase its acceleration capacity. It can be applied to achieve other objectives such as, for example reducing the content of pollutants in exhaust gases. It differs from the prior art illustrated by patents FR 1,393,726,
FR 2.435.601, FR 2.441.723, GB 1.510.459 and US 4.207.856, in that the adjustment of the power is done by acting on the frequency of the engine cycles and in that the intake is effected substantially at full opening, even at partial loads, at least in some cases, as long as the air pressure at the intake of the cylinders remains below a certain threshold, this achieving a compromise between the objectives set and the operating constraints, for example obtaining the best performance without the appearance of rattling.
La méthode selon l'invention est caractérisée en ce que l'admission est effectuée sensiblement à pleine ouverture, quelle que soit la puissance demandée au moteur, dans une partie au moins de la zone de fonctionnement dans certains au moins des cylindres, en ce que le réglage de la puissance fournie par le moteur est réalisé dans ladite zone en modifiant progressivement le nombre de cylindres ou groupes de cylindres alimentés en combustible et/ou leur fréquence d'alimentation en combustible et en ce que dans au moins une partie de ladite zone, la pression de l'air à l'admission des cylindres est supérieure à la pression atmosphèrique, aux pertes de charge prés dans le circuit d'admission. The method according to the invention is characterized in that the admission is carried out substantially at full opening, whatever the power required from the engine, in at least part of the operating zone in at least some of the cylinders, in that the power supplied by the engine is adjusted in said zone by gradually modifying the number of cylinders or groups of cylinders supplied with fuel and / or their frequency of supply of fuel and in that in at least part of said zone , the air pressure at the intake of the cylinders is higher than the atmospheric pressure, at the pressure drops near in the intake circuit.
Les pertes de charge dans le circuit d'admission sont essentiellement dûes aux différentes canalisations d'admission et éventuellement aux organes placés sur ces canalisations. The pressure losses in the intake circuit are mainly due to the various intake pipes and possibly to the members placed on these pipes.
Selon cette nouvelle methode, le réglage de la puissance délivrée par le moteur s'obtient alors
- soit par modification du nombre de cylindres alimentés en com
bustible,ce que l'on peut qualifier de stratification dans l'es-
pace,
- soit par modification de la fréquence d'alimentation en combus
tible des divers cylindres, que l'on peut qualifier de stratifi
cation dans le temps,
- soit par modification de la quantité de combustible délivré à
un cylindre dans les limites de richesses admises pour un fonc
tionnement correct du moteur,
- soit par les diverses combinaisons possibles des trois modes de
réglage précédents. According to this new method, the adjustment of the power delivered by the motor is then obtained
- either by modifying the number of cylinders supplied with com
bustible, what can be called stratification in the es
pace,
- either by changing the fueling frequency
tible of the various cylinders, which one can qualify as stratified
cation over time,
- either by modifying the quantity of fuel delivered to
a cylinder within the limits of wealth allowed for a land
correct operation of the motor,
- either by the various possible combinations of the three modes of
previous settings.
Cette méthode peut également permettre une amélioration du rendement du moteur, même à pleine charge. En effet, comme le débit d'air traversant le moteur varie dans une plage plus restreinte que
celle d'un moteur fonctionnant selon l'art antérieur, il devient pos
sible de réaliser un dessin de la chambre de combustion, des canali
sations d'admission, etc..., qui soit mieux approprie aux conditions de fonctionnement, ainsi qu'une meilleure adaptation de l'organe de suralimentation au moteur.This method can also allow an improvement in engine efficiency, even at full load. Indeed, as the air flow through the engine varies in a more restricted range than
that of an engine operating according to the prior art, it becomes pos
able to draw a picture of the combustion chamber, the canali
intake stations, etc., which is better suited to the operating conditions, as well as a better adaptation of the supercharging member to the engine.
Lors de l'application de la méthode selon l'invention, d'autres caractéristiques du fonctionnement que celle du meilleur rendement, peuvent être utilisées pour déterminer la quantité de combustible délivrée au moteur. Par exemple, le maintien de la teneur des gaz d'échappement en produits polluants en dessous d'un certain seuil. When applying the method according to the invention, other operating characteristics than that of the best efficiency can be used to determine the quantity of fuel delivered to the engine. For example, keeping the content of exhaust gases in pollutants below a certain threshold.
Enfin, il convient de signaler, que pour certains moteurs, il peut être nécessaire ou plus avantageux, dans certaines conditions de fonctionnement, d'utiliser la méthode classique de reglage de la puissance délivrée par le moteur, la méthode selon l'invention n'étant alors appliquée que dans une partie seulement de la zone de fonctionnement du moteur. Finally, it should be noted that for certain motors, it may be necessary or more advantageous, under certain operating conditions, to use the conventional method of adjusting the power delivered by the motor, the method according to the invention does not then being applied only in part of the engine operating area.
L'invention pourra être comprise et tous ses avantages appa rairont clairement à la lecture de la description qui suit, illustree par les figures annexées
- les figures 1A et 1B représentent le cycle thermodynamique dés
gaz d'un moteur à allumage commande dans le diagramme pression
volume,
- les figures 2A, 2B et 2C représentent différentes configurations
possibles pour réaliser un fonctionnement du moteur au cinquieme
de sa charge maximum,
- les figures 3A, 3B, 3C et 3D représentent différentes configu
rations possibles pour réaliser un fonctionnement du moteur à
une charge donnée nécessitant le fonctionnement d'un cycle sur
quatre en moyenne,
- la figure 4 représente en fonction de la richesse les courbes
de puissance, de consommation et de teneur des gaz d'echappe
ment en produits polluants (imbrûlés, oxyde de carbone, oxyde
d'azote), et
- la figure 5 illustre un exemple de réalisation de la methode
selon l'invention.The invention can be understood and all of its advantages will appear clearly on reading the description which follows, illustrated by the appended figures
- Figures 1A and 1B show the thermodynamic cycle dice
gas from an ignition engine controlled in the pressure diagram
volume,
- Figures 2A, 2B and 2C show different configurations
possible to perform an engine operation on the fifth
of its maximum load,
- Figures 3A, 3B, 3C and 3D represent different configu
possible rations for operating the engine at
a given load requiring the operation of a cycle on
four on average,
- Figure 4 shows the curves as a function of the richness
of power, consumption and content of exhaust gases
in polluting products (unburnt, carbon monoxide, oxide
nitrogen), and
- Figure 5 illustrates an exemplary embodiment of the method
according to the invention.
La méthode habituellement utilisée pour le fonctionnement aux charges partielles d'un moteur a allumage commande, consiste, comme il a déjà ete dit, à créer un étranglement variable sur le trajet de l'air ou du mélange air-cowbustible en amont de l'admission des cylindres. The method usually used for partial load operation of a spark ignition engine, consists, as has already been said, of creating a variable throttle on the path of the air or of the air-fuel mixture upstream of the admission of cylinders.
Le cycle thermodynamique alors décrit par le gaz est repré senté dans le diagramme pression-volume à la figure 1A dans le cas d'un point de fonctionnement du moteur à faible charge et à la figure 1B dans le cas d'un point de fonctionnement à forte charge ; S1.tl et
S1B désignent la boucle dite négative du cycle, car sa surface correspond à une dégradation de travail ; S2A et 32B désignent la boucle dite positive du cycle, car sa surface représente le travail fournit par le gaz.The thermodynamic cycle then described by the gas is represented in the pressure-volume diagram in FIG. 1A in the case of an operating point of the engine at low load and in FIG. 1B in the case of an operating point at heavy load; S1.tl and
S1B denote the so-called negative loop of the cycle, because its surface corresponds to a degradation of work; S2A and 32B designate the so-called positive cycle loop, because its surface represents the work provided by the gas.
Le travail récupérable sur les gaz est obtenu en faisant la différence entre la surface de la boucle positive et celle de la boucle négative. The recoverable work on the gases is obtained by making the difference between the surface of the positive loop and that of the negative loop.
En comparant le cycle de la figure 1A à celui de la figure 15, on constate que le rendement du moteur sera moins pénalise par la boucle négative à forte charge qu'à faible charge. By comparing the cycle of FIG. 1A to that of FIG. 15, it can be seen that the efficiency of the motor will be less penalized by the negative loop at high load than at low load.
La présente invention, qui consiste en une nouvelle méthode de réglage de la puissage délivrée par le moteur, vise à permettre un fonctionnement aux charges partielles tout en s'affranchissant, du moins dans les limites exprimées précéderment, de l'étranglement variable à l'admission de l'air dans les cylindres, et par conséquent tout en minimisant la surface de la boucle négative, ce qui permet une amélioration du rendement. De plus, la présente invention appliquée à un moteur suralimente par turbocompresseur permet le passage d'un débit d'air important dans la turbine à charge partielle, puisque les cylindres non alimentés en combustible fonctionnent en pompe volumetri que. Ce débit assure une importante capacite d'accélération. The present invention, which consists of a new method of adjusting the power delivered by the engine, aims to allow operation at partial loads while eliminating, at least within the limits expressed above, the variable throttle at admission of air into the cylinders, and therefore while minimizing the area of the negative loop, which allows an improvement in efficiency. In addition, the present invention applied to a supercharged engine by turbocharger allows the passage of a large air flow in the turbine at partial load, since the cylinders not supplied with fuel operate as a volumetric pump. This flow ensures a significant acceleration capacity.
Selon cette méthode, l'admission d'air dans le moteur étant effectuée sensiblement à pleine ouverture, du moins jusqu'à un certain seuil de la pression de suralimentation, la quantitie d'air admise dans les cylindres par cycle n'est fonction que de la pression délivrée par l'organe de compression. Ainsi, la quantité de combustible qui peut alors être injectée dépend de la plage de richesse du mélange air-combustible admise pour un bon fonctionnement du moteur et de la pression de suralimentation. Comme il est déjà connu, cette plage de richesse est sensiblement comprise entre les valeurs de 0,8 et 1,15, ce qui correspond à une variation relativement faible des débits de combustible,de l'ordre de 35 % pour une pression de suralimentation donnée. According to this method, the admission of air into the engine being carried out substantially at full opening, at least up to a certain threshold of the boost pressure, the quantity of air admitted into the cylinders per cycle is only a function of the pressure delivered by the compression member. Thus, the quantity of fuel which can then be injected depends on the range of richness of the air-fuel mixture allowed for proper operation of the engine and on the boost pressure. As is already known, this richness range is substantially between the values of 0.8 and 1.15, which corresponds to a relatively small variation in the fuel flow rates, of the order of 35% for a boost pressure. given.
Par conséquent, selon cette méthode, les cylindres moteurs sont toujours utilises au voisinage des fortes charges mais leur nombre par rapport à la totalité des cylindres et la fréquence de leur alimentation en combustible varient selon la puissance demandée au moteur. Consequently, according to this method, the engine cylinders are always used in the vicinity of heavy loads but their number relative to the totality of the cylinders and the frequency of their fuel supply vary according to the power demanded from the engine.
Dans ce qui suit, le cylindre qui a reçu du combustible et qui par consequent fournira un travail moteur sera dit actif, celui qui n'en a pas reçu sera dit inerte ou inactif. A un cylindre actif correspondra un cycle actif par explosion. In what follows, the cylinder which has received fuel and which consequently will provide motor work will be said to be active, that which has not received it will be said to be inert or inactive. An active cylinder will correspond to an active cycle by explosion.
On désigne par configuration de fonctionnement le nombre des cylindres alimentés en combustible et les frequences avec lesquelles ils le sont. The operating configuration designates the number of cylinders supplied with fuel and the frequencies with which they are supplied.
L'exemple qui suit permettra une meilleure compréhension de l'invention, cet exemple comme ceux qui suivront n'étant, bien entendu, nullement limitatif. The example which follows will allow a better understanding of the invention, this example like those which will follow being, of course, in no way limiting.
Soit un moteur suralimenté à allumage commandé à quatre temps, à quatre cylindres auxquels on demande une puissance égale au cinquième de la puissance maximum à un regime donne. Or a supercharged four-stroke, four-cylinder ignition engine that requires power equal to one-fifth of the maximum power at a given speed.
Selon la methode habituelle, tous les cylindres sont actifs mais ne sont utilisés qu'au cinquième de leur puissance maximum. La figure 2A en est l'illustration. Cette figure représente à gauche une schématisation du moteur M à quatre cylindres. Ces derniers sont nu mérotés de un à quatre de haut en bas. L'ordre d'allumage adopté, à titre d'exemple, est 1, 3, 4, 2. L'abscisse représente les tours de vilebrequin, ou le temps si le regime de rotation du moteur est connu. According to the usual method, all the cylinders are active but are only used at one fifth of their maximum power. Figure 2A illustrates this. This figure shows on the left a diagram of the M four-cylinder engine. The latter are naked, numbered from one to four from top to bottom. The ignition order adopted, for example, is 1, 3, 4, 2. The abscissa represents the crankshaft revolutions, or the time if the engine rotation speed is known.
Chaque carré représente un cylindre qui peut être rendu actif. La surface totale du carré est supposée représenter la puissance maximum récupérable par cylindre par explosion, c'est-à-dire, par cycle actif.Each square represents a cylinder which can be made active. The total area of the square is assumed to represent the maximum recoverable power per cylinder per explosion, that is, per active cycle.
La surface hachurée représente la puissance effectivement fournie par le cylindre.The hatched area represents the power actually supplied by the cylinder.
Ce fonctionnement, possible grâce à l'étranglement créé à l'admission de l'air dans le cylindre, se fait au détriment du rendement du moteur. Dans l'exemple considéré, la valeur de la pression de l'air à l'admission des cylindres est alors sensiblement égale au 1/5 de sa valeur pour le point de fonctionnement à la puissance maximum pour le régime de rotation du moteur. Il en est de même pour les débits massiques.Ainsi, à titre d'illustration, si à un régime donné pour le point de fonctionnement fournissant la puissance maximu, la pression de l'air à l'admission dans les cylindres est de 1,5 bar et si le débit massique est de 15C g/mn, alors au point de fonctionnement de même régime de rotation mais ne fournissant que le cinquième de cette puissance, la pression à l'admission des cylindres sera sensiblement de 0,3 bar et le débit massique sera sensiblement de 30 g/mn. This operation, possible thanks to the throttle created at the admission of air into the cylinder, is done to the detriment of the engine efficiency. In the example considered, the value of the air pressure at the intake of the cylinders is then substantially equal to 1/5 of its value for the operating point at maximum power for the engine rotation speed. The same is true for mass flow rates. Thus, by way of illustration, if at a given speed for the operating point providing the maximum power, the air pressure on admission to the cylinders is 1, 5 bar and if the mass flow rate is 15C g / min, then at the operating point of the same rotation speed but providing only one fifth of this power, the pressure at the intake of the cylinders will be approximately 0.3 bar and the mass flow rate will be approximately 30 g / min.
Selon l'invention, un certain nombre de cycles sont rendus actifs. Ils fournissent chacun la puissance optimum compte tenu de la valeur d'équilibre de la pression de l'air à l'admission des cylindres obtenue en l'absence d'étranglement. According to the invention, a certain number of cycles are made active. They each provide the optimum power taking into account the equilibrium value of the air pressure at the intake of the cylinders obtained in the absence of throttling.
Selon l'invention, la pression de l'air à l'admission des cylindres dans une partie au moins de la zone de fonctionnement, sera supérieure à la pression atmosphérique, aux pertes de charge près dans le circuit d'admission. According to the invention, the air pressure at the intake of the cylinders in at least part of the operating zone will be higher than atmospheric pressure, except for the pressure drops in the intake circuit.
Ces pertes de charges se produisent dans les canalisations d'admission et sont éventuellement dûes aux organes placés sur ces canalisations, tels, par exemple, le filtre à air, ou l'organe de compression lui-même quand celui-ci ne fonctionne pas. Ceci se produit par exemple avec un organe de compression débrayable, lorsque cet organe est débraye, ou lorsqu'il n'est pas fourni assez d'energie à cet organe de compression pour l'entrainer efficacement, notamment dans le cas où l'organe de suralimentation est un turbo-compresseur. These pressure drops occur in the intake pipes and are possibly due to the members placed on these pipes, such as, for example, the air filter, or the compression member itself when the latter does not operate. This occurs for example with a disengageable compression member, when this member is disengaged, or when not enough energy is supplied to this compression member to drive it effectively, in particular in the case where the member turbocharger is a turbo-compressor.
Bien entendu, si le dispositif de lutte contre le cliquetis contrôle la pression à l'admission des cylindres, comme cela sera décrit plus loin, il peut arriver, lors du fonctionnement de ce dispositif que la valeur de la pression de l'air à l'admission des cylindres soit inférieure à la valeur de la pression atmosphérique. Of course, if the rattling device controls the pressure at the intake of the cylinders, as will be described later, it may happen, during the operation of this device that the value of the air pressure at l 'admission of the cylinders is lower than the value of atmospheric pressure.
Ainsi, pour reprendre l'exemple numerique donné précédemment, mais dans le cadre de la presente invention, on supposera que la valeur d'équilibre de la pression de l'air à l'admission des cylindres s'établit à 1,15 bar. En faisant les hypothèses que la variation du débit massique est proportionnelle à celle de la pression de suralimentation (ce qui suppose notamment la température de. l'air constante à l'admission des cylindres) et que la puissance maximum récupérable est proportionnelle au débit massique, on aboutit à ce que la puisance maximum récupérable, dans l'exemple donné ci-dessus, est égale à 76,6 % de la puissance fournie à pleine charge (c'est-à-dire quand la pression de suralimentation vaut 1,5 bar). Thus, to use the numerical example given above, but in the context of the present invention, it will be assumed that the equilibrium value of the air pressure at the intake of the cylinders is 1.15 bar. Assuming that the variation of the mass flow rate is proportional to that of the boost pressure (which notably implies the constant air temperature at the intake of the cylinders) and that the maximum recoverable power is proportional to the mass flow rate , the result is that the maximum recoverable power, in the example given above, is equal to 76.6% of the power supplied at full load (that is to say when the boost pressure is equal to 1, 5 bar).
Les conditions de fonctionnement correspondant à la puissance maximum récupérable par cycle compte tenu de la pression de suralimentation, sont généralement différentes de celles requises pour atteindre l'objectif fixé. Ainsi, si celui-ci correspond à une optimisation de la consommation du moteur, la richesse en combustible du mélange air combustible est inferieure à celle du point de fonctionnement de puissance maximum récupérable. Par conséquent, la puissance effectivement récupérée par cycle actif sera inférieure à celle maximum récupérable. The operating conditions corresponding to the maximum recoverable power per cycle taking into account the boost pressure, are generally different from those required to reach the set objective. Thus, if this corresponds to an optimization of the consumption of the engine, the fuel richness of the fuel air mixture is lower than that of the operating point of maximum recoverable power. Consequently, the power effectively recovered per active cycle will be less than the maximum recoverable.
En supposant que dans l'exemple numérique donné précédemment l'objectif soit également l'optimisation de la consommation du moteur et que celui-ci corresponde à une puissance fournie par cycle égal à 5c tó de la puissance maximum récupérable à pleine charge (c'est-à-dire quand la pression de suralimentation vaut 1,5 bar), alors, si l'on souhaite une puissance délivrée par le moteur égale à 1/5, soit 20 % de la puissance maximum, il faudra rendre actif un cycle sur trois en moyenne. Assuming that in the numerical example given above, the objective is also the optimization of the consumption of the engine and that the latter corresponds to a power supplied per cycle equal to 5c tó of the maximum power recoverable at full load (c ' that is to say when the boost pressure is 1.5 bar), then, if you want a power delivered by the motor equal to 1/5, or 20% of the maximum power, it will be necessary to activate a cycle out of three on average.
Il est possible de realiser un tel fonctionnement selon la configuration représente à la figure 2B. Tous les cylindres contribuent à l'établissement de la puissance demandée au moteur et les explosions se suivent à intervalle régulier dans le temps, chaque cycle fournissant 50 *0 de la puissance maximum possible par cycle moteur au régime considére. It is possible to perform such an operation according to the configuration shown in FIG. 2B. All the cylinders contribute to establishing the power demanded of the engine and the explosions follow each other at regular intervals over time, each cycle providing 50 * 0 of the maximum possible power per engine cycle at the considered speed.
Cependant, il peut en être autrement, ainsi par exemple, et toujours pour la même charge du moteur, la configuration de fonction neigent qui consiste, à partir de la derniere explosion, à rendre actif le quatrième cycle, puis le sixième cycle compté à partir de ce qua trième et à recommencer, correspond à un fonctionnement sur deux cylindres, comme le montre la figure 2C. However, it can be otherwise, so for example, and always for the same engine load, the snow function configuration which consists, from the last explosion, to activate the fourth cycle, then the sixth cycle counted from of this fourth and to start again, corresponds to an operation on two cylinders, as shown in Figure 2C.
La configuration précédente sera notée (2, 4). D'une façon gnérale dans ce qui suit, les configurations de fonctionnement seront définies par une suite de nombres : (a1, a2,...,a ,an). Chaque nombre (aj) diminué de un représente le nombre de cycles inertes séparant le dernier cycle actif du suivant. Quand tous les nombres de la parenthèse, après avoir été successivement utilisés, sont épuises, on recommence au premier.La puissance obtenue pour une telle configuration correspond sensiblement à puissance délivrée n x Puissance fournie par cycle actif x X par le moteur
n étant le nombre de cycles actifs qui est égal au nombre d'éléments contenus dans la parenthese ; pétant un facteur multiplicatif -permettant de tenir compte de certains effets secondaires,tels les frottements par exemple.The previous configuration will be noted (2, 4). Generally in what follows, the operating configurations will be defined by a series of numbers: (a1, a2, ..., a, an). Each number (aj) minus one represents the number of inert cycles separating the last active cycle from the next. When all the numbers in the parenthesis, after having been successively used, are exhausted, we start again from the first. The power obtained for such a configuration corresponds substantially to the power delivered nx Power supplied by active cycle x X by the motor
n being the number of active cycles which is equal to the number of elements contained in the parenthesis; farting a multiplicative factor - allowing to take into account certain side effects, such as friction for example.
Il existe des valeurs de la charge pour lesquelles il n'est pas possible d'obtenir un fonctionnement régulier faisant intervenir tous les cylindres. Par exemple, pour faire fonctionner le moteur à une charge nécessitant de rendre actif un cylindre sur quatre, avec des cycles régulièrement espacés dans le temps, on est amené à n'utiliser qu'un seul cylindre (Fig. 3A). Par contre, si l'on adopte la configuration de fonctionnement (3, 5) représentée à la figure 3B, la régularité du fonctionnement est perdue, mais deux cylindres participent alors à l'établissement de la puissance fournie par le moteur. La configuration de fonctionnement (3, 3, 6) représentée à la figure 3C détruit encore plus la régularité des explosions, mais trois cylindres participent à l'établissement de la puissance du moteur.Enfin, la configuration (3, 3, 3, 7) figure 3D fait participer la totalité des cylindres. There are load values for which it is not possible to obtain regular operation involving all the cylinders. For example, to run the engine at a load requiring activating one cylinder in four, with cycles regularly spaced over time, it is necessary to use only one cylinder (Fig. 3A). By cons, if we adopt the operating configuration (3, 5) shown in Figure 3B, the regularity of operation is lost, but two cylinders then participate in the establishment of the power supplied by the engine. The operating configuration (3, 3, 6) shown in Figure 3C further destroys the regularity of the explosions, but three cylinders participate in establishing the engine power. Finally, the configuration (3, 3, 3, 7 ) Figure 3D involves all of the cylinders.
Il est bien évident que selon l'invention, il est également possible d'utiliser des groupes de cylindres plutôt que des cylindres seuls, cela ne modifie en rien ce qui a été exposé précédemment, si ce n'est que la surface des carrés des figures 2 et 3 au lieu de représenter la puissance d'un seul cylindre représenterait celle correspondant au nombre de cylindres qui compose le groupe. Si les groupes sont composés de nombres différents de cylindres, la surface d'un carré est fonction du nombre de cylindres qui compose le groupe qu'il représente, et bien entendu, les configurations de fonctionnement sont modifiées. Les cylindres composant un même groupe peuvent avoir ou non un allumage simultané. Cela dépend du moteur et de la façon dont sont composés les groupes. It is obvious that according to the invention, it is also possible to use groups of cylinders rather than single cylinders, this does not in any way modify what has been explained above, except that the area of the squares of the Figures 2 and 3 instead of representing the power of a single cylinder would represent that corresponding to the number of cylinders that make up the group. If the groups are composed of different numbers of cylinders, the area of a square is a function of the number of cylinders that make up the group it represents, and of course, the operating configurations are modified. The cylinders making up the same group may or may not have a simultaneous ignition. It depends on the engine and how the groups are made up.
La figure 4 permet d'expliquer deux façons differentes de régler la quantité de combustible délivrée par cycle, selon l'invention. Cette figure représente cinq courbes exprimées en fonction de la richesse
- la courbe 5 de puissance,
- la courbe 6 de consommation,
- la courbe 7 de teneur des gaz d'échappement en imbrûlés (HC),
- la courbe 8 de teneur des gaz d'échappement en mono-oxyde de
carbone (cl),
- la courbe 9 de teneur des gaz d'échappement en oxydes d'azote (non)
Selon la première façon, l'objectif fixé sera de ninimiser la consommation, ce qui revient à optimiser le rendement.Pour cela, il faut doser la quantité de combustible de telle manière que la richesse du mélange air-combustible soit voisine de la valeur b sur la figure 4 qui correspond à la richesse du point A de plus faible consommation.Figure 4 explains two different ways of adjusting the amount of fuel delivered per cycle, according to the invention. This figure represents five curves expressed as a function of wealth
- power curve 5,
- consumption curve 6,
- curve 7 of the content of exhaust gas in unburnt matter (HC),
- the curve 8 of the mono-oxide content of the exhaust gases
carbon (cl),
- curve 9 of the nitrogen oxide content of the exhaust gases (no)
According to the first way, the objective set will be to ninimize consumption, which amounts to optimizing the yield. in Figure 4 which corresponds to the richness of point A of lower consumption.
Selon la deuxième façon, l'objectif sera de maintenir la teneur des gaz d'échappement en oxydesd'azote en dessous d'un certain seuil. Ce seuil est représenté par la valeur c à la figure 4. Il lui correspond le point D sur la courbe 9. Pour que la teneur en oxydes d'azote soit inférieure à c, il faut donc que la richesse du mélange soit supérieure à la valeur e. Bien entendu, la valeur de e est la plus intéressante, car elle correspond au point de plus faible consommation, compte tenu de la contrainte sur la teneur en oxydes d'azote des gaz d'échappement. According to the second way, the objective will be to keep the nitrogen oxide content of the exhaust gases below a certain threshold. This threshold is represented by the value c in FIG. 4. It corresponds to it point D on curve 9. For the content of nitrogen oxides to be less than c, the richness of the mixture must therefore be greater than the value e. Of course, the value of e is the most interesting, because it corresponds to the point of lowest consumption, taking into account the constraint on the content of nitrogen oxides in the exhaust gases.
Dans les deux cas précédents, les puissances respectivement obtenues sont représentées à la figure 4, aux points F et G, alors que la puissance maximum correspond au point H. Il est cependant possible d'obtenir les puissances intermédiaires entre les points F ou G et le point H, en enrichissant le mélange air-combustible. Ce faisant, bien entendu, on s'écarte des objectifs précédemment cites. In the two previous cases, the powers respectively obtained are represented in FIG. 4, at points F and G, while the maximum power corresponds to point H. It is however possible to obtain the intermediate powers between points F or G and point H, enriching the air-fuel mixture. In doing so, of course, we are deviating from the objectives mentioned above.
Ainsi, lorsque la puissance demandée au moteur est supérieure à celle obtenue en rendant active la totalité des cylindres ou groupes de cylindres, dans leurs conditions de fonctionnement optimum, on délivre une quantité supplémentaire de combustible proportionnelle au supplément de puissance demandé, de manière à augmenter la richesse du mélange air-combustible et à accroître la puissance fournie par le moteur. Thus, when the power demanded of the engine is greater than that obtained by making all the cylinders or groups of cylinders active, under their optimum operating conditions, an additional quantity of fuel is delivered proportional to the additional power demanded, so as to increase the richness of the air-fuel mixture and increase the power supplied by the engine.
Selon une autre variante de la méthode, la quantité de combustible délivrée par cycle actif est réglée de manière à faire varier la richesse dans la plage ou dans une partie de la plage correspondant à un fonctionnement acceptable du moteur. La puissance alors fournie par cycle actif varie sensiblement dans le même rapport. According to another variant of the method, the quantity of fuel delivered per active cycle is adjusted so as to vary the richness in the range or in a part of the range corresponding to acceptable engine operation. The power then supplied per active cycle varies substantially in the same ratio.
Cette variante permet de faciliter la détermination et de réduire le nombre total des configurations qui autorisent le fonction ment du moteur sur toute la plage de puissance (du ralenti à la pleine puissance). This variant makes it easier to determine and reduce the total number of configurations which allow the engine to operate over the entire power range (from idle to full power).
Il est bien connu des spécialistes que dans certaines conditions de fonctionnement du moteur, apparait un phénomène appelé "cliquetis", correspondant à une inflammation en masse d'une partie
du mélange air-combustible enfermé dans la chambre de combustion. Afin
d'éviter le cliquetis, plusieurs méthodes sont utilisées parmi les
quelles
- la modification de l'avance à l'allumage, et
- le contrôle de la pression de suralimentation.It is well known to specialists that under certain operating conditions of the engine, a phenomenon called "rattling" appears, corresponding to a mass inflammation of a part
of the air-fuel mixture enclosed in the combustion chamber. To
avoid rattling, several methods are used among
what
- modification of the ignition advance, and
- check the boost pressure.
Ces méthodes sont généralement mises en oeuvre seulement
lors du fonctionnement dans des conditions où il y a cliquetis ou ris
que de cliquetis.These methods are generally used only
when operating in conditions where there is rattling or laughing
than rattling.
Le contrôle de la pression de suralimentation du moteur peut
se faire, soit par la création d'un étranglement à l'admission de
l'air dans le moteur (en amont ou en aval de l'organe de compression),
soit par contrôle de la puissance délivrée à l'organe de compression,
notamment quand l'organe de suralimentation est un turbocompresseur,
soit part contrôle du débit de gaz passant dans la turbine
Lorsque l'organe de suralimentation est un turbocompresseur,
un mode préféré de mise en oeuvre de l'invention consiste a contrôler
l'apparition du cliquetis par la création d'un étranglement à l'ad
mission de l'air dans le moteur.En effet, un tel mode de mise en
oeuvre permet de ,?ainterir une vitesse de rotation élevée des parties
tournantes du turbocompresseur et ainsi, de disposer d'une meilleure
capacite d'accélération du moteur. Il est bien évident qu'un tel etran-
glement de l'air à l'adm.ssion du moteur n'intervient que dans les
zones de fonctionnement à forte pression de suralimentation et par
conséquent, ne pénalise pas le rendement du moteur à faible charge.The engine boost pressure control can
be done, either by creating a throttle on the admission of
the air in the engine (upstream or downstream of the compression member),
either by controlling the power delivered to the compression member,
especially when the supercharger is a turbocharger,
either control the flow of gas passing through the turbine
When the supercharger is a turbocharger,
a preferred embodiment of the invention consists in controlling
the appearance of rattling by the creation of a throttle on the ad
mission of the air in the engine. Indeed, such a mode of implementation
work makes it possible to prevent a high speed of rotation of the parts
turbocharger and thus have a better
engine acceleration capacity. It is quite obvious that such a foreigner
air flow at the engine intake only occurs in
operating areas with high boost pressure and by
therefore, does not penalize the engine performance at low load.
On pourra avantageusement utiliser un tel étranglement en
dehors des conditions de cliquetis pour reguler la pression de l'air
admis dans les cylindres à la valeur assurant le meilleur rendement
du moteur compte tenu de sa vitesse de rotation.One could advantageously use such a constriction in
outside rattling conditions to regulate air pressure
admitted into cylinders at the value ensuring the best performance
of the motor taking into account its speed of rotation.
Selon la méthode, il est possible, mais non obligatoire, de
couper l'allumage sur les cylindres correspondant à des cycles non
actifs.Depending on the method, it is possible, but not mandatory, to
cut the ignition on the cylinders corresponding to cycles not
assets.
Les meilleurs résultats sont obtenus par l'utilisation de l'injection directe de la charge de combustible dans les cylindres, car celle-ci est ainsi parfaitement contrôlée et est presque entière- ment brûlée, alors que si le combustible est introduit dans la canalisation d'admission que ce soit par injection ou par carburation, il s'en dépose une partie sur les parois. Celle-ci s'évapore lors des cycles qui suivent immédiatement l'interruption de l'alimentation et penètre dans les cylindres concernés, perturbant ainsi le fonctionnement du moteur et augmentant la teneur des gaz d'echappement en produits polluants. The best results are obtained by using direct injection of the fuel charge into the cylinders, since this is thus perfectly controlled and is almost completely burned, whereas if the fuel is introduced into the line d 'admission whether by injection or carburetion, it deposits a part on the walls. This evaporates during the cycles immediately following the interruption of the supply and enters the cylinders concerned, thus disturbing the operation of the engine and increasing the content of exhaust gases in polluting products.
La figure 5 représente schématiquement un exemple de réali- sation de l'invention. Le repère M désigne le moteur dans son ensemble et le repère 10 l'unité de commande, l'organe de suralimentation étant un turDocompresseur désigné dans son ensemble par le repere 20. FIG. 5 schematically represents an exemplary embodiment of the invention. The mark M denotes the engine as a whole and the mark 10 the control unit, the supercharging member being a turDocompressor designated as a whole by the mark 20.
L'air, aspiré par la canalisation d'admission 11, est comprime par le compresseur 23 du turbocompresseur 20 puis est acheminé par la canalisation 21 vers les cylindres 13a, 13b, 13c, 13d. Un dispositif 12 permet la mesure du débit d'air penetrant dans le moteur. Sur la figure, ce dispositif est placé sur la canalisation 21, mais il peut également être placé sur la canalisation 11,en 12a par exemple. Le dispositif 22 permet de contrôler la pression de l'air à l'admission des cylindres, ceci afin, notamment, d'éviter l'apparition du phénomène de cliquetis. Le dispositif 22 peut être pilote par l'unité de commande 10. Ce dispositif 22 peut être placé, soit sur la canalisation d'admission 21, soit sur la canalisation 11 en 22a. The air, sucked in through the intake pipe 11, is compressed by the compressor 23 of the turbocharger 20 and is then conveyed through the pipe 21 to the cylinders 13a, 13b, 13c, 13d. A device 12 allows the measurement of the air flow entering the engine. In the figure, this device is placed on the pipe 21, but it can also be placed on the pipe 11, at 12a for example. The device 22 makes it possible to control the air pressure at the intake of the cylinders, this in particular in order to avoid the appearance of the rattling phenomenon. The device 22 can be piloted by the control unit 10. This device 22 can be placed either on the intake pipe 21 or on the pipe 11 at 22a.
Les cylindres 13a, 13b, 13c, 13d sont munis d'injecteurs 14a, 14b, 14c, 14d commandés par l'unité centrale 10. Celle-ci commande les injecteurs qui correspondent à la configuration retenue en relation avec la consigne fournie par le dispositif 15. Celui-ci peut être cons titué d'un potentiomètre, d'un capteur de deplacement ou de tout autre système permettant de transmettre la consigne à l'unité de commande. The cylinders 13a, 13b, 13c, 13d are provided with injectors 14a, 14b, 14c, 14d controlled by the central unit 10. The latter controls the injectors which correspond to the configuration adopted in relation to the set point supplied by the device 15. This can be made up of a potentiometer, a displacement sensor or any other system enabling the setpoint to be transmitted to the control unit.
L'unité de commande peut, éventuellement et si le type d'injecteur utilisé le permet, régler la quantite de combustible délivrée par cylindre actif en fonction de la consigne, de la configuration de fonctionnement et de la mesure éventuelle du débit d'air.The control unit can, optionally and if the type of injector used allows, adjust the quantity of fuel delivered per active cylinder according to the setpoint, the operating configuration and the possible measurement of the air flow rate.
Les gaz de combustion provenant des cylindres actifs se mé- langent avec l'air provenant des cylindres inertes dans la canalisation d'échappement 16, puis sont détendus dans la turbine 24. Un organe 25 peut permettre de deriver une partie des gaz d'échappement. The combustion gases from the active cylinders mix with the air from the inert cylinders in the exhaust pipe 16, then are expanded in the turbine 24. A member 25 can make it possible to divert part of the exhaust gases .
Une fois détendus ou dérivés, les gaz sont évacués par la canalisation 26.Once relaxed or derived, the gases are evacuated via line 26.
Lors des périodes de décélération, il est possible de couper l'alimentation en carburant du moteur. Dans ces conditions, un capteur de vitesse de rotation 17, ou de seuil de vitesse de rotation, permet à l'unité de commande de rétablir l'injection pour éviter au moteur de caler. During periods of deceleration, it is possible to shut off the fuel supply to the engine. Under these conditions, a speed sensor 17, or speed threshold, allows the control unit to restore the injection to prevent the engine from stalling.
Bien entendu, l'unité de commande peut recevoir d'autres informations ou consignes extérieures et modifier en conséquence la gestion des differents cylindres. Of course, the control unit can receive other information or external instructions and modify the management of the different cylinders accordingly.
L'unité de commande peut également couper l'allumage des bougies 18a, 18b, 18c, 18d des cylindres inertes. The control unit can also cut off the ignition of the spark plugs 18a, 18b, 18c, 18d of the inert cylinders.
Il convient de préciser que les exemples donnés précédemment ne limitent nullement la présente invention et que celle-ci peut s appliquer à tous les types de moteurs à allumage commandé. It should be noted that the examples given above in no way limit the present invention and that it can be applied to all types of spark-ignition engines.
Tous 7es calculs présentes dans ce texte sont approximatifs, leur seule raison d'être étant de permettre une meilleure compréhension de l'invention. All the 7th calculations present in this text are approximate, their only raison d'être being to allow a better understanding of the invention.
Claims (16)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8209626A FR2527690B1 (en) | 1982-06-01 | 1982-06-01 | METHOD FOR DISTRIBUTING THE FUEL LOAD OF A COMBINED IGNITION FUEL ENGINE AND ENGINE USING THE SAME |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8209626A FR2527690B1 (en) | 1982-06-01 | 1982-06-01 | METHOD FOR DISTRIBUTING THE FUEL LOAD OF A COMBINED IGNITION FUEL ENGINE AND ENGINE USING THE SAME |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2527690A1 true FR2527690A1 (en) | 1983-12-02 |
| FR2527690B1 FR2527690B1 (en) | 1987-03-20 |
Family
ID=9274575
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8209626A Expired FR2527690B1 (en) | 1982-06-01 | 1982-06-01 | METHOD FOR DISTRIBUTING THE FUEL LOAD OF A COMBINED IGNITION FUEL ENGINE AND ENGINE USING THE SAME |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2527690B1 (en) |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2527690B1 (en) | 1987-03-20 |
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