FR2569775A1 - Procede et dispositif pour delivrer des quantites dosees de carburant a un moteur - Google Patents

Abstract

ON ADMET UN GAZ COMPRIME DANS UNE CHAMBRE 120 A L'INTERIEUR D'UN CORPS 110 DE L'APPAREIL DE DOSAGE, DE MANIERE A REFOULER HORS DE CETTE CHAMBRE UNE QUANTITE DOSEE DE CARBURANT PAR L'INTERMEDIAIRE D'UNE CANALISATION 108 ET D'UN INJECTEUR 18. ON MODIFIE LA MASSE DU GAZ ADMIS DANS LA CHAMBRE EN FONCTION DE VARIATIONS DE LA DEMANDE DU MOTEUR EN CARBURANT, DE TELLE SORTE QUE LORSQUE LA DEMANDE EN CARBURANT AUGMENTE OU DIMINUE, LA MASSE DE GAZ ADMISE DANS LA CHAMBRE AUGMENTE OU DIMINUE. APPLICATION NOTAMMENT AUX SYSTEMES D'INJECTION DE CARBURANT DE VEHICULES AUTOMOBILES.

Description

La présente invention concerne le dosage et l1ali- mentation en carburant d'un moteur à combustion interne, et a trait en particulier à de tels systèmes utilisant une impulsion de gaz pour délivrer et/ou injecter une quantité dosée de carburant. L'invention est particulièrement applicable à une alimentation en carburant de véhicules de transport, qui peuvent etre soumis à de fréquentes conditions essentiellement transitoires de charge.

On exige de plus en plus de disposer de systèmes d'injection de carburant moins onéreux et plus efficaces du point de vue de l'alimentation en carburant, pour des moteurs à combustion interne. Les systèmes classiques d'injection de carburant nécessitaient, précédemment, l'utilisation d'une pompe de carburant à haute pression et d'un appareil de dosage à pression différentielle élevée, en vue d'obtenir un degré acceptable de pulvérisation du carburant et une capacité de manipulation d'un carburant chaud. Les deux exigences entraînent un cout olevé du point de vue de l'ensemble des composants, en raison du niveau élevé d'ingénierie nécessaire lors de la fabrication, des tolérances serrées sur les dimensions de fabrication et l'utilisation de matériaux de construction onéreux.

L'utilisation d'un système de dosage pneumatique du carburant a été décrite dans l'article technique SAE 820 351 par Mackay, et l'on trouve des détails supplémentaires dans les brevets UR no 2 018 906 et 2 102 501 et dans les demandes de brevet US nO 532 035 et 454 657. Une telle utilisation réduit fortement les problèmes indiqués précédemment.

Dans les procédés de dosage pneumatique du carburant et d'injection de carburant, décrits dans les documents ci-dessus, une quantité dosée de carburant, située dans une chambre, est évacuée de cette dernière au moyen d'une impulsion de gaz à haute pression, en vue d'etre délivrée au moteur. Cette alimentation est realisée de préférence par l'intermédiaire d'une tubulure flexible vers le collecteur d'ad mission dru moteur, mais peut, en variante, s'effectuer directement dans la chambre de combustion. Les systèmes existants fonctionnent en utilisant un gaz à une pression élevée en amont d'une valve ou soupape au niveau de l'orifice d'admission du gaz dans la chambre, et en ouvrant cette soupape en réponse à une instruction fournie par un dispositif de commande électronique programmée.La durée d'ouverture de la soupape était maintenue, précédemment, à une valeur constante pour toutes les quantités dosées de carburant devant etre délivrées à partir de la chambre au moyen de l'impulsion de gaz, le système étant agencé de manière que cette période soit suffisante pour permettre l'alimentation de la quantité dosée requise de carburant pour une demande maximale en carburant de la part du moteur. La durée d'ouverture de la soupape était commandée par une impulsion de durée constante délivrée par le dispositif de commande électronique.

Cependant, pour obtenir un fonctionnement acceptable d'un moteur donné, il faut que le système soit apte à traiter une gamme étendue de quantités de carburant. Dans le cas du fonctionnement à l'état stationnaire (c1est-à-dire à vitesse et charge constantes), un système de dosage et d'alimentation du carburant exige un rapport de réduction d'environ 5 à 1, mais lors d'accroissements brusques de la charge, le moteur peut demander, pendant un très bref intervalle de temps, jusqu'au double de la quantité de carburant que celle correspondant au cas où le papillon est largement ouvert.

Le bon sens suggère que, bien qu'une impulsion constante de gaz soit suffisante pour refouler la quantité requise de carburant hors de la chambre, la quantité d'air délivrée en réalité avec la quantité dosée de carburant diminue fortement lorsque la quantité dosée de carburant augmente.

On pense que cette réduction de la quantité d'air est due à des effets d'inertie et de viscosite de la quantité accrue de carburant et a un effet nuisible sur la quantité de carburant effectivement délivrée, sur la qualité de la préparation du mélange air-carburant et sur le brouillard pulvérisé délivré au moteur.

La présente invention a pour objet un procédé pour délivrer du carburant à un moteur, avec utilisation d'un gaz comprimé, qui fournit une réponse améliore du moteur à des conditions de charge transitoires.

La présente invention propose un procédé pour- dé- livrer du carburant à un moteur grâce à l'admission de gaz comprimé dans une chambre en vue de refouler une quantité dosée de carburant de cette dernière, et pour modifier la masse du gaz admis selon les variations de la demande en carburant, de telle manière que la masse du gaz augmente lorsque la commande en carburant augmente.

L'accroissement de la masse du gaz admis dans la chambre pour refouler la quantité dosée de carburant, qui intervient lors d'une augmentation de cette quantité de carburant, a pour conséquence une énergie supplémentaire par unité de poids de carburant, disponible pour réaliser le refoulement du carburant hors de la chambre de dosage et entraînerle carburant vers et à travers l'injecteur.

De meme la masse accrue de gaz facilite la pulvérisation et la formation d'un brouillard de pulvérisation du carburant sortant de l'injecteur. En fonction du degré d'accroissement de la masse de gaz par rapport à la quantité de carburant, l'énergie spécifique restant dans le gaz au niveau de l'injecteur peut également augmenter lorsque la quantité de carburant augmente, et Si elle n'augmente pas, elle devrait être maintenue au moins sensiblement constante dans la majeure partie de la gamme desquantités de carburant dans des conditions normales de fonctionnement.

La variation de la masse du gaz peut s'effectuer selon une fonction linéaire de la variation de la quantité de carburant, ou selon n'importe quelle autre relation choisie.

La masse du gaz envoyé à la chambre de dosage est influencée par la pression et la température du gaz à l'entrée de la chambre de dosage. Cependant, à partir de considérations pratiques, il ne convient de modifier ni la pression, ni la température, en particulier eu égard à l'exigence imposant de réaliser cette variation en un intervalle de temps de quelques millisecondes. Le moyen le plus approprié de modifier la irsse du gaz consiste à faire varier l'intervalle de temps pendant lequel le gaz est admis dans la chambre de dosage.

De façon plus spécifique il est prévu un procédé pour délivrer du carburant à un moteur, consistant à former une quantité dosée de carburant dans une chambre, laquelle possède un orifice d'alimentation en gaz et un orifice de sortie du carburant, à refouler le carburant hors de ladite chambre par l'intermédiaire dudit orifice de sortie du carburant, et à alimenter en carburant le moteur par l'intermedi- aire d'un injecteur, ledit refoulement et ladite alimentation du carburant étant réalisés par admission du gaz dans la chambre par l'intermédiaire dudit orifice d'alimentatIon en gaz, la masse du gaz admis étant modifiée en fonction de la demande en carburant dudit moteur.

Comme cela est connu, lorsqu'un fluide, et notamment un liquide, parcourt une canalisation, une couche de liquide se forme sur la surface intérieure de la canalisation. L'épaisseur de cette couche dépend d'un certain nombre de facteurs tels que la viscosité du liquide, la vitesse de l'écou- lement et le fini de surface de-la canalisation. Lorsque la vitesse du liquide diminue, l'épaisseur de la couche augmente et par conséquent dans les systèmes de dosage du carburant du type envisagé, si la vitesse de l'alimentation en carburant diminue, la quantité de carburant présent dans la couche stationnaire augmente.

On voit par conséquent que s'il existe un accroissement de la quantité de carburant sans un accroissement correspondant de la masse de gaz refoulant le carburant, une partie de l'augmentation de la quantité de carburant ne peut pas etre délivrée au moteur, mais est consommée pour accroi- tre le volume de la couche stationnaire. Par conséquent au mayen d'un accroissement de la masse de l'air entraînant le carburant lorsque la quantité de carburant augmente, il est possible d'éviter une réduction de la vitesse du carburant, et l'épaisseur de la couche stationnaire reste sensiblement constantè.

On peut réduire l'épaisseur de la couche si l'ac croissement de la masse d'air suffit pour accroître la vitesse du carburant. Ceci peut être avantageux de deux manières. Un accroissement de la masse du gaz sans un accroissement de la quantité dosée de carburant accrolt la vitesse du carburant et par conséquent réduit l'épaisseur de la couche.

De cette manière on peut obtenir un accroissement limité de la quantité de carburant délivrée à l'injecteur, sans modifier la quantité dosée réelle. Cette manière d'accroître l'a- limentation en carburant envoyée au moteur peut être utile lorsque l'accroissement de la demande en carburant est relativement faible et d'une brève durée.

En second lieu, si l'accroissement de la masse de gaz est associé à un accroissement de la quantité dosée de carburant et est suffisant pour accroître la vitesse totale du carburant, il peut en résulter une réduction de l'epais- seur de la couche de carburant, ce qui accroît davantage la quantité de carburant délivré par l'intermédiaire de l'in- jecteur. Ceci peut être utilisé avantageusement lorsqu'il existe un accroissement important ou rapide de la demande en carburant.

La quantité de carburant peut être dosée lors de l'introduction dans la chambre ou bien peut être dosée par et/ou pendant l'admission du gaz dans la chambre.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ciaprès, faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels
- la figure 1 représente un appareil de dosage de carburant, destiné à être utilisé dans le cadre de la présente invention;
- la figure 2 représente une vue en coupe transversale prise suivant la ligne 2-2 sur la figure 1, avec ad ,onction alun autre appareil d'alimentation dosée en carburant;
- la figure 3 est un schéma logique de fonctionnement d'un dispositif de commande électronique servant à régler la masse du gaz disponible pour l'alimentation en carburant;
- la figure 4 est un diagramme illustrant la variation de la période d'admission du gaz en fonction de la demande en carburant; et
- les figures 5a à 5d inclusivement représentent des variations de la quantité de carburant délivrée en fonction de la masse du gaz.

En se référant aux figures 1 et 2, l'appareil de dosage représenté comporte un corps 110, dans lequel sont in corporées quatre unités 111 individuelles de dosage disposées côte à côte. Cet appareil convient par conséquent pour etre utilisé avec un moteur à quatre cylindres, chaque unité de dosage 111 étant affectée à un cylindre séparé. Les embouts 112 et 113 sont adaptés pour le raccordement respectivement à une canalisation d'alimentation en carburant et à une canalisation de retour de carburant (non representées), et communiquent respectivement avec des collecteurs 60 et 70 d'alimentation et de retour du carburant, qui sont prévus à l'intérieur du corps 110 de manière à assurer l'alimentation et le retour en carburant dans chacune des unités de dosage 111.

Chaque unité de dosage 111 est munie d'un embout individuel 114 pour l'alimentation en carburant, auquel est raccordée une canalisation respective 108 pour délivrer le carburant dosé, qui véhicule les quantités individuellement dosées de carburant jusqu'à un injecteur 18 (figure 2). L'injecteur est situé dans une position appropriée pour délivrer le carburant au moteur, et par exemple il est inséré dans le collecteur d'admission du moteur à proximité de la soupape d'admission de l'air du cylindre respectif. D'autres détails del'appareil sont indiqués dans la demande de brevet US no 532 035 dont la demanderesse est l'ayant droit.

Le corps 110 est de préférence disposé à proximité de l'injecteur 18 et les canalisations 108 d'alimentation en carburant dosé sont constituées par des tubulures appropriées d'un diamètre égal à environ 1,8 mm et d'une longueur de 10 à 40 cm, qui varie en fonction de la distance à chaque cylindre.

La figure 2 représente en coupe une unité de dosa ge 111 comportant une tige de dosage 115 s'étendant à la fois à l'intérieur de la chambre 119 d'alimentation en air et de la chambre de dosage 120. Chacune des quatre tiges de dosage 115 traverse la chambre commune 116 de collecte des fuites, qui est formée par une cavité ménagée dans le corps 110 et par la plaque 121 formant couvercle, fixée d'une- maniere étanche au corps 110. La fonction et le fonctionnement de la chambre de collecte des fuites 116 ne font pas partie de la présente invention et sont décrits de façon plus detaillée dans la demande de brevet US nO 532 035 mentionnée précédem- ment.

Chaque tige de dosage 115 est creuse et peut glisser axialement dans le corps 110; la distance sur laquelle la tige de dosage pénètre à l'intérieur de la chambre de dosage 120 varie afin de pouvoir régler la quantité de carburant pouvant être refoulée hors de la chambre de dosage 120. La soupape 143, qui se trouve à l'extrémité de la tige de dosage située dans la chambre de dosage 120, est supportée par la tige 143a et est normalement maintenue fermée par le ressort 145 situe entre l'extrémité supérieure de la tige creuse 115 et de la tige de soupape 143a. t'-écoulement de l'air à travers le perçage creux de la tige de dosage 115 depuis la chambre 119 d'alimentation en air jusqu'à la chambre de dosage 120est commandé par la soupape 143. Lorsque la pression présente dans la chambre 119 d'alimentation en air augmente jusqu'à une valeur prédéterminée, la soupape 143 est ouverte, ce qui permet à l'air de circuler depuis la chambre 119 d'alimentation en air jusque dans la chambre de dosage 120, en traversant la tige creuse 115, de manière à refouler le carburant hors de la chambre de dosage 120.

La quantité de carburant refoule par l'air est formée par le carburant situé dans la chambre de dosage 120 entre le point d'entrée de l'air dans la chambre de dosage et le point de refoulement du carburant entre la soupape 143 d'admission d'air et la soupape d'alimentation 109, située à l'extrémité opposée de la chambre de dosage 120.

Chacune des tiges de dosage 115 est associée à une tete 161 et cette derniere coopère avec une tige d'actionnement 160 qui est montée à coullssement dans le corps liO. La tige d'actionnement 160 est reliée à un moteur 169 qui esot commandé en réponse à la demande en carburant provenanE du moteur, de manière à régler la longueur de pénetra- tion-des tiges de dosage 115 dans les chambres de dosage 120, et par conséquent la position des soupapes 143 d'admis sion- d'air, de sorte que la quantité dosée de carburant délivrée par suite de l'admission de l'air correspond à la demande en carburant.Le moteur 169 peut être un moteur pas-àpas de type Linéaire réversible, comme par exemple un moteur de la série 92100, commercialisé par la société Airpax Corp.

Les soupapes 189 d'alimentation en carburant sot commandées chacune par pression de manière à s' ouvrir en réponse à la pression régnant dans la chambre de dosage 120, lorsque l'air est admis dans cette chambre en provenance de la chambre 119 d'alimentation en air. Lorsque l'air pénètre dans la chambre de dosage 120 par l'intermédiaire de la soupape 143, la soupape d'alimentation 109 s'ouvre également et l'air se déplace en direction de cette dernière en refoulant le carburant hors de la chambre de dosage, à travers la soupape d'alimentation.La soupape 143 d'admission d'air est maintenue ouverte jusqu'à ce qu'une quantité suffisante d'air ait été envoyée de manière à refouler le carburant hors de la chambre, entre les soupapes 143 et 109, pour délivrer un air additionnel en vue de transférer le carburant à travers la canalisation 108 jusqu'à l'injecteur 18, et pour réaliser la pulvérisation du carburant lorsqu il est délivré par l'injecteur.

Chaque chambre de dosage 120 comporte un orifice respectif 125 d'admission du carburant et un orifice 126 de refoulement ou de sortie du carburant, qui sont commandés par des soupapes respectives 127 et 128 de manière à permettre une circulation du carburant depuis le collecteur d'entrée 60 jusqu'au collecteur de sortie 70, en traversant la chambre de dosage 120. Les soupapes 127 et 128 sont raccordées à des diaphragmes respectifs 129 et 130. Les soupapes 127 et 128 sont placées dans leur position ouverte sous l'action d'un ressort et sont fermées en réponse à l'application d'air sous pression aux diaphragmes respectifs 129 et 130 par les cavités 131 et 132 contenant ces diaphragmes.Chacune des cavités contenant un diaphragme est en communication permanente avec la canalisation d'air 133, cette dernière étant en communication permanente avec la chambre 119 d'alimentation en alr, par l'intermédiaire de la tubulure 135.

Ainsi, lorsque de l'air sous pression est admis dans la chambre 119 d'admission d'air et par conséquent dans la chambre de dosage 120 de manière à provoquer l'alimenta- tion en carburant, l'air agit également sur les diaphragmes 129 et 130 de manière à commander les soupapes 127 et 128 pour qu'elles ferment les orifices 125 et 126 d'entrée et de sortie du carburant.

La commande de l'envoi d'air dans la chambre 119 par l'intermédiaire de la tubulure 135 et aux cavités 131 et 132 contenant les diaphragmes par l'intermédiaire de la ca canalisation 133 est réglée selon une relation temporelle avec le fonctionnement cyclique du moteur, par le solénoïde ou l'électrovanne 150. La canalisation 151 commune d'alimentation en air, qui peut être raccordée à une source d'alimentation en air comprimé par l'intermédiaire d'un embout 153, traverse le corps 110 et comporte des branches respectives 152 amenant l'air à l'électrovanne respective 150 de chaque unité de dosage 111.

Normalement l'élément 159 de soupape à bille est positionné, sous 1t action de ressorts 170, de manière à empêcher l'écoulement d'air depuis la canalisation 151 vers la tubulure 135 et de mettre celle-ci à l'atmosphère par l'intermédiaire d'un orifice 161a. Lorsque le solénoïde est excité, la force du ressort 170 agissant sur l'élément de soupape 159 est supprimée, et l'élément de soupape est déplacé par la pression de l'alimentation d'air, ce qui permet une ponétration de l'air depuis la canalisation 151 en direction des canàlisations 135 et 133.

Le cadencement de l'excitation de l'électrovanne 150 en fonction du cycle du moteur peut être régulé à l'aide d'un dispositif approprié de détection, qui est actionné par un composant rotatif du moteur, comme par exemple le vilebrequin ou le volant ou n'importe quel autre composant entraîné à une vitesse qui est en rapport direct avec la vitesse du moteur. Un capteur convenant à cet effet est un commutateur optique comportant une source infrarouge et un photodétecteur relié à une bascule de Schmitt.

Antérieurement il avait été proposé que la durée d'excitation de l'electrovanne 150 corresponde à une période fixe, indépendante de la quantité de carburant devant être délivrée et de la vitesse du moteur. Cette période fixe était choisie de manière à satisfaire à la demande maximale en carburant, lorsque le moteur fonctionne à sa vitesse maximale.

Le moyen le plus approprié pour commander ou régler le fonctionnement de l'électrovanne ou solénoïde 150 consiste à utiliser un dispositif de commande électronique, qui envoie une impulsion d'énergie électrique de durée fixe, indépendamment de l'exigence en carburant du moteur. Cependant, lorsqu'on utilise ce type de commande dans la pratique, il s'est avéré que la quantité réelle d'air passant avec le carburant à travers l'injecteur 18 lors de chaque alimentation en carburant tend à diminuer lorsque les niveaux d'alimentation en carburant augmentent.

On suppose que ceci est dû à des variations des effets d'inertie et de viscosite intervenant dans le cas d'un niveau accru de carburant. Ceci peut être compensé grâce à la présente invention au moyen d'un accroissement de l'intervalle de temps pendant lequel l'énergie électrique est appliquée au solénoïde 150 aux niveaux supérieurs de demande en carburant, ce qui provoque un accroissement de l'intervalle de temps pendant lequel le gaz pénètre dans la chambre de dosage 120 et par conséquent un accroissement de la masse de l'air disponible pour son passage à travers la canalisation de carburant et à travers l'injecteur.

-La figure 3 est un schéma logique représentant un mode typique de fonctionnement du dispositif de commande é lectronique 192 (figure 1) en vue de réaliser une moaífica- tion de la periode pendant laquelle le solénoïde 150 est excité, selon la quantité dosée de carburant devant être déi- vrée afin de satisfaire à la demande en carburant dù moteur
Le dispositif de commande 192 est programmé avec la relation requise entre la quantité dosée de carburant et la masse d'air pour chaque cycle d'injection.

Comme cela est représenté sur la figure 1, la tige d'actionnement 160 porte un bras 190 formant balai qui coopère avec une bande fixe 191 formant résistante montée dans le corps 110; le balai et la bande constituent un potentiomètre de réaction 193. La tige d'actionnement 160 est reliée aux tiges de dosage 111 et modifie la longueur de la pénétration des tiges de dosage dans les chambres de dosage 120 et par conséquent modifie la quantité dosée de carburant délivrée.

Ainsi la position du bras formant balai 190 sur la bande formant résistance 191 et par conséquent le signal de sortie du potentiomètre de réaction sont directement proportionnels à la quantité dosée de carburant qui est délivrée.

Le dispositif de commande électronique 192 est programmé de manière à recevoir, à des intervalles réguliers, une indication de tension de la part du potentiomètre 198 et de manière à déterminer de ce fait la position de la tige d'actionnement 160 et donc la valeur de la quantité dosée de carburant. Les indications de la résistance sont fournies habituellement à des intervalles d'une demi-milliseconde.

En se référant encore à la figure 3, on voit que lorsqu'il a reçu l'indication de tension de la part du poten tiomètre, le dispositif de commande 192 détermine la durée d'excitation du solénoïde 150, qui est reluise pour la quantité dosée de carburant correspondant à la position de la tige d'actionnement 160. Si au moment où le dispositif de commande effectue la détemination, le moteur se trouve simul- tanément dans la partie de son cycle, pendant laquelle le carburant est delivré, le dispositif de commande exécute alors un réglage sur le reste de la période d'excitatìon. Si, sous i'effet de ce réglage, la durée d'excitation est réduite à zéro, le- dispositif de commande débranche le canal d'excitation du solénoïde, si bien que l'alimentation en carburant et en gaz cesse. Cependant si le reste de la période n'est pas réduit à zéro, le solénoïde continue alors à être excite et le carburant et le gaz continuent à être délivrés.

Lors de la période immédiatement suivante d'une demi-milliseconde, la séquence se répète.

Toutes les indications se trouvant aux Figures 3 et 4 font partie intégrante de la présente description.

En se reportant à la détermination de la période d'excitation du solénoïde, si, à ce moment, le moteur n'est pas dans la partie de son cycle où le carburant doit être dé- livré, la durée nouvellement déterminée d'excitation est mé- morisée. Si pendant l'intervalle de temps alors usuel d'une demi-milliseconde, le moteur pénètre dans la partie de son cycle pendant laquelle le carburant doit être délivré, le solénoïde sera excité pendant la nouvelle durée déterminée.

Dans le cas où le moteur n'arrive pas dans la partie de son cycle utilisée pour l'alimentation en carburant pendant l'intervalle d'une demi-milliseconde, alors la séquence est répétée,comme cela a été expliqué ci-dessus, à la fin de cette durée.

Des composants disponibles dans le commerce peuvent être agencés et programmés de manière à assumer les fonctions requises pour satisfaire au schéma logique décrit ci-dessus.

De même on peut introduire d'autres facteurs pour modifier la période pendant laquelle le solénoïde est excité. Dans des applications dans le domaine de l'automobile, un facteur que l'on peut prendre en considération est la tension de la source d'énergie électrique utilisée pour actionner le solénoïde.

La tension de la batterie, qui est installée dans une automobile, peut varier de façon importante dans les conditions de charge, par rapport à la valeur nominale de 12 volts. Une chute importante de tension peut apparaître à des instants où des charges élevées sont appliquées à la batterie, comme par exemple lors du lancement du moteur au démarrage.

Afin de compenser cette chute de la tension disponible pour exciter le solénoïde, on peut accroître la durée d'excitation.

Le dispositif de commande électronique 192 peut par conséquent avoir la fonction de comparer la tension réelle disponible pour le solénoïde à la tension nominale de la batterie et dans le cas où la tension réelle est inférieure à la tension nominale, il peut déclencher un accroissement de la durée d'excitation du solénoïde Le degré d'extension de la période par rapport à la chute de la tension peut être programmé d'avance dans le dispositif de commande électronique.

La durée d'excitation du solénoïde peut être exprimée par la formule
PW = PWo + pW + Pw
e o bv ACT dans laquelle PWe est la durée réelle de l'excitation,
est est la durée de base de l'excitation,
PWbV est la durée de compensation de la tension
de la batterie,
PWACT est la durée de compensation de la posi
tion de la tige d'actionnement.

De façon typique PWO est la durée d'excitation dans le cas où aucune charge n'est appliquée au moteur et peut être de l'ordre de 12 à 15 millisecondes, et l'accroissement maximal en fonction de la position de la tige d'actionnement peut être de 5 à 10 millisecondes, cet accroissement étant linéaire dans la plage de déplacement de la tige d'actionnement. L'accroissement de la durée d'excitation dans le cas d'une réduction de la tension de la batterie peut être de l'ordre de 0,5 milliseconde par volt. L'accroissement de 5 à 10 millisecondes pour la position de la tige d'actionnement est prévu pour l'alimentation complète en carburant dans un état de charge transitoire et est nettement supérieur (de l'ordre de 50 %) à celui requis dans des conditions stationnaires dans lesquelles le papillon est complètement ouvert.

La durée totale par cycle, pendant laquelle le solénoïde peut être excité, est naturellement limitée par la durée du cycle du moteur et par la durée nécessaire pour remplir la chambre de dosage avec le carburant, cette dernire durée étant de l'ordre de 8 millisecondes.

Du point de vue du rendement de combustion il est souhaitable que l'injection du carburant se termine è un instant fixe pendant le cycle du moteur. Par conséquent, lorsque la durée d'excitation du solénoïde varie, l'instant d'arrêt de l'excitation reste fixe et la durée supplémentaire est obtenue en avançant l'instant de déclenchement de l'excitation.

La figure 4 des dessins représente une variation typique de la durée d'application de l'air au carburant qui est délivré, en fonction du signal de sortie du potentiomètre qui est en rapport direct avec la quantité de carburant délivrée.

Dans la description qui précède, la durée d'excitation du solenolde a été rendue variable en réponse à des variations de quantités dosées de carburant. Cependant on comprendra qu'en modifiant cette période on cherche à obtenir une variation correspondante de la masse d'air disponible afin de réaliser l'alimentation de la quantité dosée de carburant. Etant donné que la pression de l'alimentation d'air est maintenue constante par des régulateurs de pression appropriés et que du point de vue pratique, les variations de température que l'on rencontre normalement n'ont pas une influence significative sur la densité de l'air, la masse d'air envoyée à la chambre de dosage est en rapport direct avec la durée pendant laquelle l'air est disponible par l'intermédiaire de l'électrovanne 150.

Lorsque le moteur se trouve dans des conditions transitoires, qui requièrent un accroissement rapide de l'alimentation en carburant, il peut être difficile de commander un système de dosage et d'injection de carburant pour qu'il délivre la quantité optimale de carburant. A partir du début d'un phénomène transitoire, on devrait avoir de préférence, pendant le premier ou les deux premiers cycles de chaque cylindre, une charge en carburant supérieure à celle appliquée lors du fonctionnement avec la même ouverture du papillon pour un fonctionnement en état stationnaire. Cet enrichissement immédiat du mélange de carburant est nécessaire afin de conférer au moteur une réponse rapide acceptable lorsque le papillon est subitement ouvert.On a maintenant trouvé que l'on peut obtenir une réponse transitoire correcte d'un moteur en utilisant le système de dosage du carburant décrit ci-dessus, grâce à un accroissement de la masse de l'air utilisable pour délivrer le carburant et qui ne dépend pas d'un quelconque accroissement de la quantité dosée de carburant.

Lors du fonctionnement d'un moteur, les surfaces internes du trajet d'alimentation en carburant, comprenant la canalisation d'alimentation 108 et l'injecteur associé 18, restent mouillées par le carburant après chaque alimentation en carburant et en air du moteur par l'intermédiaire de l'injecteur 18. Lors d'un fonctionnement sensiblement doux du moteur (c'est-à-dire dans le cas de l'état stationnaire ou d'une légère accélération ou dtune légère décélération, ce mouillage residuel des surfaces internes n'a aucun effet significatif sur le fonctionnement du moteur, étant donné que la quantité de carburant retenue par les surfaces mouillées reste essentiellement constante dès lôrs que la quantité d'air utilisée pour chaque alimentation est constante.

La figure 5a illustre les alimentations successives désirées en carburant, effectuées par l'injecteur 18, pour un phénomène transitoire du moteur requérant un accroissement immédiat du débit de carburant entre les alimentations 5 et 6. La figure 5b représente, à titre d'exemple caractéristique, les quantités de carburant délivrées lorsque le système de dosage et d'injection de carburant est prévu de telle sorte que chacune des douze alimentations en carburant sont réalisées avec un entraînement au moyen de la même masse d'air. Le degré de mouillage résiduel de la canalisation d'alimentation 108 est accru pour des quantités dosées accrues de carburant, et l'on voit que la quantité de carburant délivrée par l'injecteur augmente graduellement entre les alimentations 5 et 9.A partir de la première alimentation au nouveau débit de dosage du carburant, la quantité de carburant livrée par l'injecteur 18 serait inférieure à la quantité dosée determinée par la position de la tige de dosa ge 115 dans la chambre de dosage 12O, étant donné que la masse d'air disponible ne peut pas immédiatement entralner la quantité accrue de carburant, et il y a augmentation du mouillage résiduel sur les surfaces intérieures. Cependant la quantité de carburant retenue mouillant la canalisation d'alimentation 108 est fonction à la fois de la quantité de carburant dosée dans la chambre de dosage, et de la masse de l*air utilisée pour délivrer le carburant dosé dans la canalisation et hors de l'injecteur.

On va considérer maintenant la figure 5Cf sur laquelle chaque alimentation est obtenue à partir de la meme quantité dosée de carburant se trouvant dans la chambre de dosage 120. Cependant la masse de l'air servant pour l'alimen- tation nO 6 aété accrue par rapport aux autres, par excitation du solénoïde pendant un intervalle de temps plus long. L'alimentation nO 6 fournit un refoulement plus important de carburant hors de l'injecteur 18 que dans le cas de l'alimentation nO 5, étant donné qu'il y a eu réduction de la quantité de carburant mouillant les surfaces intérieures de la canalisation de délivrance 108.En outre, lors de l'alimentation nO 7, il circule de façon correspondante une moins grande quantité de carburant que lors de l'alimentation nO 5, étant donné qu'une certaine quantité de carburant subsiste dans la canalisation d'alimentation 108 en mouillant à nouveau les surfaces. L'alimentation consécutive utilise la masse normale d'air et provoque le refoulement, hors de l'injecteur, d'une quantité de carburant correspondant à la quantité dosée disponible dans la chambre de dosage 120.

En se référant maintenant à la figure 5d, on voit que cette dernière est une répétition des conditions transitoires du moteur de la figure Sa, hormis que le système est maintenant agencé de telle sorte que la quantité accrue de carburant est entraînée par une masse d'air accrue. L'alimentation 6, qui est la première effectuée avec la quantité dosée accrue de carburant et une masse d'air accrue, laisse la canalisation d'alimentation 108 légèrement moins mouillée que l'alimentation précédente 5, tandis que les impulsions sui vantes 7-8-9, etc maintiennent ce degré réduit de mouillage.

L'effet sur les quantités de carburant délivré est visible sur la figure Sd L'enrichissement transitoire en carburant apparaît clairement. On notera que cet agencement fournit également l'appauvrissement désirable du carburant lors de phénomènes transitoires de décélération, étant donné que la canalisation d'alimentation 108 passe à un état de mouillage résiduel accru.

De préférence on utilise la capacité de réduction du mouillage de la surface intérieure de la canalisation d'alimentation du carburant en combinaison avec l'accroissement de la quantité dosée de carburant, comme représenté par la figure 5d, en particulier lorsque le moteur est soumis à un état transitoire sévère. Cependant on peut utiliser ces deux possibilités séparément. Le dispositif 192 de commande électronique peut être agencé de manière à répondre à un état transitoire détecté correspondant a un facteur autre que la position de ia tige d'actionnement, afin de mettre en oeuvre l'opération de réduction du mouillage, comme par exemple par détection de la vitesse de variation de la position du papillon.

On notera cependant que l'invention ici décrite n'est pas limitée à l'appareil particulier décrit de façon detaillée ci-dessus, mais est applicable à tous les systèmes de dosage et/ou d'alimentation en carburant utilisant une impulsion de gaz pour entraîner une quantité dosée de carburant afin d'alimenter un moteur.

La quantité dosée de carburant dépend de la charge du moteur, de l'état transitoire, de la dimension des cylindres du moteur et du taux de mélange air/carburant de fonctionnement choisi, et peut se situer de façon typique entre quelques milligrammes jusqu'à 100 milligrammes (ou plus) par injection. De façon correspondante, la masse préférée d'air délivré à la chambre de dosage lors de chaque injection peut varier dans la gamme de 2 milligrammes à 10 (ou plus-) milligrammes par injection. Un rapport volumétrique approché de l'air ou carburant, mesuré dans des conditions normales de température et de pression, est égal à 50:1.Les pressions d'alimentation d'air sont réglées, mais l'opération de dosage peut être réalisée de façon typique en utilisant des pressions d'alimentation se situant dans la gamme allant de 200 kPa à 1000 kPa (ou même plus).Dans la pratique la pression minimale est déterminée par la nécessité de faire fonctionner les soupapes et d'envoyer une masse d'air suffisante, de sorte que la valeur de 400 kPa est la plus usuelle. De façon similaire des pressions maximales tendent à être dé- terminées selon la nécessité de disposer de sources d'alimentation simples et efficaces. Dans une application dans le domaine de l'automobile, il serait souhaitable d'utiliser un compresseur à un seul étage, ce qui limite effectivement les pressions maximales à environ 800 kPa.

Dans certaines conditions de fonctionnement du moteur, il peut être souhaitable d'augmenter la masse de l'air par injection même s'il n'existe aucun accroissement correspondant de la quantité de carburant. Une telle condition peut se produire pendant le démarrage du moteur, en particulier dans les conditions de démarrage à froid. L'air additionnel contribue à améliorer la pulvérisation, en particulier lorsque le moteur est froid et que la vaporisation n'est pas assistée par la chaleur du moteur.

L'état du moteur, en réponse auquel la masse d'air est modifiée, peut être cadencé à partir du démarrage de telle sorte que la masse d'air diminue au fur et à mesure après le démarrage, jusqu'à ce que la masse d'air tombe à une limite prédéterminée. Si l'état du moteur est la température, la masse d'air diminue à nouveau lorsque la température augmente, jusqu'à ce qu'une limite prédéterminée soit atteinte.

Claims (24)

REVENDICATIONS

1. Procédé pour délivrer un carburant liquide à un moteur, caractérisé en ce qu'il consiste à admettre un gaz comprime dans une chambre (120) pour refouler hors de cette chambre une quantité dosée de carburant, et à modifier la masse du gaz admise dans la chambre (120) en fonction de variations de la demande en carburant du moteur, sur au moins une partie de la gamme de la demande en carburant du moteur, de telle sorte que lorsque la demande en carburant augmente ou diminue, lamasse de gaz admise dans la chambre augmente ou diminue.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on modifie la masse de gaz admise dans la chambre (120) en faisant varier l'intervalle de temps pendant lequel le gaz est admis dans la chambre.

3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la masse de gaz admise est modifiée de façon proportionnelle à la variation de la quantité de carburant devant être refoulée.

4. Procédé pour délivrer un carburant liquide à un moteur, caractérisé en ce qui consiste à collecter une quantité dosée de carburant dans une chambre (120), à faire varier ladite quantité dosée de carburant en réponse à la demande en carburant du moteur, à amener le gaz comprimé dans la chambre de manière à refouler la quantité dosée de carburant et à délivrer ledit carburant au moteur, en faisant varier la masse de gaz délivrée à la chambre (120) de manière à délivrer ledit carburant en réponse à des variations de la quantité dosée de carburant sur au moins une partie de la gamme de la demande en carburant du moteur.

5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un organe (115) pénètre a l'intérieur de ladite chambre (120) et que la modification de ladite quantité dosée de carburant est réalisée par commande de la distance de pénetration dudit organe (115) dans ladite chambre, tandis que la masse de gaz délivrée à la chambre est modifiée en fonction de la distance de pénétration dudit organe à l'intérieur de ladite chambre.

6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la quantité dosée de carburanr est mesurée avant son admission à la chambre (120).

1tF Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la modification de la quantité de carburant pouvant être refoulée hors de la chambre de dosage (120) est réalisée par réglage des positions relatives de 'L l'entrée du gaz dans ladite chambre et du refoulement du carburant hors de ladite chambre, ce qui modifie la capacité en carburant de ladite chambre entre lesdites positions.

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la position de l'entrée du gaz dans la chambre (120) est déplacEe par rapport à la position de refoulement du carburant hors de cette chambre.

9. Procédé selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce qu'on modifie la masse de gaz admise dans la chambre (120) en faisant varier l'intervalle de temps pendant lequel le gaz est admis dans la chambre.

10. Procédé pour délivrer une quantité dosée de carburant liquide à un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il consiste à

- remplir une chambre (120) de carburant, cette chambre possédant un orifice (126) de refoulement ou de sortie, pouvant être ouvert de façon sélective, qui est en communication avec la chambre et avec une canalisation (108) se terminant par un injecteur (181,

- admettre un gaz dans ladite chambre (120) de ma nière à refouler le carburant hors de la chambre lors de llou- verture de l'orifice de refoulement (126),

- continuer à envoyer le gaz dans la chambre (120) à une pression permettant d'entraîner le carburant dans la caalisation et de refouler le carburant à travers l'injecteur (18),

- commander et régler la quantité de carburant pouvant être refoulé grâce à l'admission dudit gaz dans la chambre t1201 selon la demande en carburant du moteur, et

- modifier la masse de gaz admise dans la chambre (120) en réponse à des variations de la quantité de carburant pouvant être refoulée hors de la chambre.

11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que la commande de la quantité de carburant refoulée est réalisée par réglage des positions relatives de l'entrée du gaz dans ladite chambre (120) et de la sortie de refoulement du carburant hors de cette chambre, ce qui permet de modifier la capacité en carburant de la chambre entre lesdites positions.

12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la position d'entrez dudit gaz dans la chambre (120) est déplacée par rapport à la position de refoulement du carburant hors de ladite chambre.

13. Appareil pour délivrer une quantité dosée de carburant liquide à un moteur, caractérisé en ce qu'il comporte une chambre (120) possédant un orifice (126) de refoulement ou de sortie, pouvant être ouvert de façon sélective, des moyens (127) pouvant être actionnés de manière à envoyer le carburant à ladite chambre en vue de la remplir de carburant préalablement au refoulement, des moyens (115) pouvant etre actionnés de manière à admettre de façon sélective le gaz dans la chambre afin de refouler le carburant hors de cette dernière lors de l'ouverture de l'orifice de refoulement, des moyens (160, 169) servant à commander et à regler la quantité de carburant pouvant etre refoulée hors de la chambre en fonction de la demande en carburant du moteur, et des moyens (143, 150) servant à modifier la masse de gaz admise dans la chambre (120) selon les variations de la demande en carburant, de telle sorte que, lorsque la quantité de carburant augmente, la masse de gaz augmente.

14. Appareil selon la revendication 13, caractérisé en ce que la chambre (120) est formée par deux éléments (110, 115) dont l'un au moins (115) est déplaçable par rapport à l'autre de manière à modifier le volume de la chambre.

15. Appareil selon la revendication 14, caractérise en ce que ledit orifice de refoulement (126) est prévu dans l'un desdits organes et qu'un orifice d'admission du gaz (135), par l'intermédiaire duquel le gaz est admis dans la chambre (120), est prévu dans l'autre desdits organes, ce qui permet de régler les positions relatives de l'orifice de refoulement (126) et l'orifice d'admission de gaz (135), grâce à un déplacement relatif entre l'organe servant à commander la quantité de carburant pouvant être refoulée sous l'effet de l'admission du gaz.

16. Appareil selon la revendication 14, caractérisé en ce que lesdits moyens servant à modifier la masse du gaz incluent des moyens pour déterminer la position relative des deux organes et des moyens répondant à ladite position relative déterminée de manière à commander la masse de gaz admise dans la chambre (120).

17. Appareil selon l'une des revendications 13 ou 16, caractérisé en ce que lesdits moyens servant à modifier la masse du gaz admise peuvent être actionnés de manière à commander l'intervalle de temps pendant lequel le gaz est admis dans la chambre (120).

18. Appareil selon la revendication 13, caractérisé en ce que la chambre (120) est munie d'un orifice d'admission du gaz, au moyen duquel le gaz est admis dans la chambre et que lesdits moyens servant à commander la quantité de carburant pouvant être refoulée incluent un organe faisant partie de ladite chambre et dans lequel se trouve ménagé ledit orifice pour le gaz, ledit organe étant dépla çable par rapport à l'orifice de refoulement dans ladite chambre de sorte que la quantité de liquide susceptible d'être refoulée par suite de l'admission du gaz est déterminée par la position dudit orifice de passage du gaz.

19. Appareil selon la revendication 18, caractérisé en ce que les moyens servant à modifier la masse de gaz incluent des moyens pour déterminer la position relative de l'orifice de passage du gaz dans la chambre (120), et des moyens sensibles à ladite position relative déterminée de ma nière à 'commander la masse de gaz admise dans la chambre.

20. Appareil selon la revendication 13, caractéri sé en ce qu'il comporte des moyens faisant fonction de soupape (159), aptes à commander l'admission du gaz dans la chambre (120) et que les moyens servant à modifier la masse du gaz incluent des moyens pouvant être actionnés de manière à ouvrir lesdits moyens faisant fonction de soupape pendant un intervalle de temps commandé, et des moyens sensibles à la demande en carburant du moteur pour régler la duree de l'intervalle de temps pendant lequel les moyens faisant fonction de soupape sont ouverts pour chaque alimentation en carburant.

21. Appareil selon la revendication 20, caractérisé en ce que lesdits moyens faisant fonction de soupape (159) sont actionnés par un solénoïde (150) et que les moyens sensibles à la demande du moteur en carburant sont aptes à exciter ledit solénoïde pendant un intervalle de temps proportionnel à la demande en carburant.

22. Procédé pour délivrer du carburant à un moteur, caractérisé en ce qu'il consiste à admettre un gaz comprimé dans une chambre (120) de manière à refouler une quantité dosee de carburant hors de cette chambre, et à modifier la masse de gaz admise dans la chambre en réponse à des variations d'un état sélectionné du moteur.

23. Procédé pour délivrer un carburant liquide à un moteur, caractérisé en ce qu'il consiste à collecter une quantité dosée de carburant dans une chambre (120), à modifier ladite quantité dosée de carburant en réponse à la demande en carburant du moteur, à délivrer le gaz comprimé à la chambre de manière à refouler la quantité dosée de carburant et à dé- livrer ledit carburant au moteur, et à modifier la masse du gaz délivré à la chambre (120) de manière à délivrer ledit carburant en réponse aux variations d'un état sélectionné du moteur.

24. Procédé selon l'une des revendications 22 ou 23, caractérisé en ce que l'état sélectionné du moteur est la température du moteur.

25. Procédé selon l'une des revendications 22 ou 23, caractérisé en ce que l'etat sélectionné du moteur est la durée ecoulée à partir du démarrage.