FR2699225A1 - Installation to adapt the amount of fuel injected into a heat engine. - Google Patents
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Abstract
a) Installation pour adapter la quantité de carburant injectée dans un moteur thermique. b) Installation caractérisée en ce que l'adaptation se fait par variation de la durée d'injection et de la pression du carburant et en ce que le mélange de carburant se compose de supercarburant et de méthanol et un capteur mesure l'un des composants, de préférence le méthanol, le capteur étant prévu à un emplacement variable où il arrive en contact avec le carburant.a) Installation to adapt the quantity of fuel injected into a heat engine. b) Installation characterized in that the adaptation is made by varying the injection time and the fuel pressure and in that the fuel mixture consists of premium fuel and methanol and a sensor measures one of the components , preferably methanol, the sensor being provided at a variable location where it comes into contact with the fuel.
Description
i "Installation pour adapter la quantité de carburant injectée dans uni "Installation to adjust the amount of fuel injected into a
moteur thermique"thermal motor"
La présente invention concerne une installa- The present invention relates to an installation
tion destinée à adapter la quantité injectée dans un moteur thermique utilisant des mélanges de carburants intended to adapt the quantity injected into a heat engine using fuel mixtures
de compositions différentes et notamment une installa- different compositions and in particular an installation
tion pour adapter la quantité de carburant injectée dans un moteur thermique utilisant des mélanges de carburants de compositions variables, installation to adapt the amount of fuel injected into a heat engine using fuel mixtures of varying compositions,
comprenant une pompe à carburant qui fournit le carbu- including a fuel pump which supplies the fuel
rant aux injecteurs, un régulateur de pression pour injectors, a pressure regulator for
influencer la pression du carburant et une installa- influence the fuel pressure and an installation
tion de calcul qui fournit les signaux de commande né- calculation which provides the necessary control signals
cessaires, ainsi que des moyens pour déterminer la necessary, as well as means to determine the
composition du carburant.fuel composition.
Dans un tel moteur thermique, le carburant In such a heat engine, the fuel
est fourni aux injecteurs par une pompe à carburant. is supplied to the injectors by a fuel pump.
La pression du carburant est réglée par un régulateur de pression et la durée des impulsions d'injection est fixée par l'appareil de commande en fonction de la de- mande Pour déterminer la composition du carburant on The fuel pressure is regulated by a pressure regulator and the duration of the injection pulses is set by the control unit according to the demand.
prévoit différents moyens, par exemple un capteur qui détermine la teneur en méthanol, du carburant. Un procédé analogue d'adaptation de la quan- provides different means, for example a sensor that determines the methanol content, fuel. An analogous method of adapting the quantity
tité injectée dans un moteur thermique utilisant des mélanges de carburants de compositions variables est injected into a combustion engine using fuel mixtures of variable compositions is
connu selon le document DE-OS 40 19 083 Dans ce pro- known from DE-OS 40 19 083.
cédé connu, il faut toutefois garantir le réglage de la quantité de carburant fournie en fonction de la composition de ce carburant On détermine la quantité however, it is necessary to guarantee the adjustment of the quantity of fuel supplied according to the composition of this fuel.
fournie par la pompe à carburant en fonction de la te- supplied by the fuel pump according to the
neur en méthanol du carburant Comme dans ce procédé connu, la pression établie par la pompe à carburant correspond sensiblement à une pression prédéterminée, As in this known method, the pressure established by the fuel pump substantially corresponds to a predetermined pressure,
la quantité de carburant injectée est uniquement défi- the quantity of fuel injected is only defined
nie par la durée d'ouverture des injecteurs. denies by the opening time of the injectors.
Si l'on veut utiliser des carburants ayant une composition très variable, il faut que la durée If one wants to use fuels with a very variable composition, it is necessary that the duration
d'ouverture des injecteurs soit très variable et cor- injectors is very variable and
responde à une plage étendue qui ne peut toutefois is an extended range that can not, however, be
avoir des dimensions quelconques si bien que la régu- to have any dimensions so that the regular
lation de la quantité injectée qui se fait exclusive- tion of the quantity injected which is exclusive
ment par la durée d'ouverture des injecteurs, n'est by the duration of the injectors' opening, is
plus suffisante.more sufficient.
L'invention a pour but de remédier à ces in- The object of the invention is to remedy these problems.
convénients et concerne une installation du type défi- and is concerned with an installation of the type
ni ci-dessus caractérisée en ce que l'adaptation se fait par variation de la durée d'injection et de la nor above characterized in that the adaptation is done by varying the duration of injection and the
pression du carburant.fuel pressure.
L'installation selon l'invention offre l'a- The installation according to the invention offers the
vantage de permettre l'adaptation de la quantité in- advantage of allowing the adaptation of the quantity
jectée, dans une plage très étendue; cette adaptation peut se faire pour les deux types d'injection existant actuellement à savoir l'injection intermittente pour jected, in a very wide range; this adaptation can be done for the two types of injection currently existing namely intermittent injection for
laquelle la quantité de carburant est adaptée, a pres- the amount of fuel is adequate, has
sion de carburant constante, par variation de la durée d'injection et, dans le cas d'une injection continue à durée d'injection constante, la modification de la quantité de carburant injectée se fait par variation constant fuel injection, by varying the duration of injection and, in the case of a continuous injection with a constant injection duration, the change in the quantity of fuel injected is done by variation
de la pression du carburant.the fuel pressure.
Ce résultat est obtenu selon l'invention en ce que la quantité injectée est adaptée à la fois par variation de la durée d'injection et par variation de This result is obtained according to the invention in that the quantity injected is adapted both by variation of the duration of injection and by variation of
la pression du carburant.the fuel pressure.
L'adaptation de la quantité injectée se fait avantageusement à l'aide d'un appareil de coimmande ou The adaptation of the injected quantity is advantageously done with the aid of a coimand apparatus or
d'un micro-contrôleur qui contient également les au- a microcontroller which also contains the
tres paramètres de fonctionnement du moteur thermique very operating parameters of the engine
comme par exemple la température, la vitesse de rota- such as temperature, rotational speed
tion, le débit d'air, le ralenti, le fonctionnement en air flow, idling,
pleine charge, le fonctionnement en poussée et autres. full load, thrust operation and others.
La détection du mélange de carburants se fait avantageusement à l'aide d'un capteur approprié placé par exemple dans le réservoir à carburant et qui mesure, au début de chaque mise en oeuvre du moteur thermique et le cas échéant également en continu, la The detection of the fuel mixture is advantageously carried out with the aid of a suitable sensor placed for example in the fuel tank and which measures, at the beginning of each use of the heat engine and, if appropriate, continuously, the
fraction que représente l'un des composants du carbu- a fraction that represents one of the components of
rant, par exemple la fraction alcool du carburant A rant, for example the alcohol fraction of fuel A
la place d'un capteur mesurant la composition du car- instead of a sensor measuring the composition of the car-
burant on peut également exploiter la composition des gaz d'échappement pour déterminer la composition du carburant Différentes adaptations sont possibles tout In addition, the composition of the exhaust gases can be used to determine the composition of the fuel.
comme il est possible de combiner les deux variantes. as it is possible to combine the two variants.
La quantité injectée peut se régler en f onc- The quantity injected can be adjusted by
tion du mélange de carburants existant, soit en conti- of the existing fuel mixture, either in
nu soit de façon échelonnée Il est particulièrement avantageux de réagir à des variations rapides de la It is particularly advantageous to react to rapid variations in
demande en carburant en modifiant la durée d'injec- fuel demand by changing the injection time
tion, et de répondre à des variations lentes par adap- tion, and to respond to slow variations by adapting
tation de la pression de carburant.fuel pressure.
La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans lesquels The present invention will be described hereinafter in more detail with the aid of the accompanying drawings in which
la figure 1 est une vue d'ensemble schéma- FIG. 1 is an overall schematic
tique des composants essentiels pour l'invention, d'un essential components for the invention, of a
système d'injection d'un moteur thermique. injection system of a heat engine.
les figures 2 a-2 c montrent quelques rela- Figures 2a-2c show some
tions entre les quantités de carburant nécessaires et la composition existante du mélange de carburants pour des états de fonctionnement différents du moteur ther- between the quantities of fuel required and the existing fuel mix for different operating conditions of the thermal engine.
mique De plus, ces figures indiquent la plage de va- In addition, these figures indicate the range of
riations de la durée d'injection pour une pression constante du carburant et, dans le cas d'une pression de carburant variable, en fonction de la composition injection time for constant fuel pressure and, in the case of variable fuel pressure, depending on the
du carburant.fuel.
Description des exemples de réalisation. Description of the exemplary embodiments.
La figure 1 montre schématiquement un systè- Figure 1 schematically shows a system
me d'alimentation en carburant dans lequel le carbu- supply of fuel in which the fuel
rant du réservoir 10 est pompé par la pompe électrique tank 10 is pumped by the electric pump
11 à travers un filtre à carburant 12 vers l'accumula- 11 through a fuel filter 12 to the accumula-
teur sous pression de carburant 13 Un régulateur de pression 14 règle la pression du carburant disponible sur l'injecteur 15 Un amortisseur 16 et une conduite de retour 17 renvoient le carburant en excédent dans A pressure regulator 14 adjusts the fuel pressure available on the injector 15 A damper 16 and a return line 17 return excess fuel in
le réservoir 10.the tank 10.
L'injecteur 15 injecte le carburant à la de- The injector 15 injects the fuel into the
mande au voisinage du cylindre 18, dans la tubulure d'aspiration 19 du moteur thermique Le mélange ainsi formé est allumé à l'aide de la bougie 20 L'ensemble du système est commandé par un appareil de commande 21 qui n'est représenté que schématiquement et qui émet in the vicinity of the cylinder 18, in the suction pipe 19 of the heat engine The mixture thus formed is ignited by means of the spark plug 20 The entire system is controlled by a control device 21 which is shown only schematically and that emits
l'impulsion de commande pour les différents éléments. the control pulse for the different elements.
Le régulateur de pression 14 est un régula- The pressure regulator 14 is a regulator
teur de pression variable qui reçoit les signaux de variable pressure transmitter which receives the
commande de l'appareil de commande 21 pour lui deman- control of the control apparatus 21 for him to request
der de réguler sur une pression souhaitée A la place to regulate on a desired pressure instead
d'un régulateur de pression variable, on peut égale- of a variable pressure regulator, one can also
ment utiliser plusieurs régulateurs assurant une régu- use a number of regulators to ensure regular
lation à des pressions différentes. at different pressures.
Pour déterminer la teneur en méthanol du To determine the methanol content of the
carburant lorsqu'on utilise un mélange méthanol/super- fuel when using a methanol / super-
carburant le réservoir 10 comporte un capteur qui peut également être prévu dans l'accumulateur de carburant fuel tank 10 includes a sensor which can also be provided in the fuel accumulator
sous pression 13 ou dans l'une des conduites d'alimen- under pressure 13 or in one of the supply lines
tation. L'appareil de commande 21 reçoit d'autres tation. The control unit 21 receives other
grandeurs, par exemple la vitesse de rotation N four- magnitudes, for example the speed of rotation N four-
nie par un capteur de vitesse de rotation 23. denoted by a speed sensor 23.
L'appareil de commande 21 fournit des si- The control apparatus 21 provides
gnaux de commande au régulateur de pression 14, à l'injecteur 15 et à la bougie 20 D'autres signaux de commande, non essentiels pour l'invention, ne sont pas control signals to the pressure regulator 14, the injector 15 and the spark plug 20 Other control signals, not essential to the invention, are not
donnés de manière détaillée; ces signaux sont schéma- given in detail; these signals are schematic
tisés par la flèche de sortie 24.by the exit arrow 24.
L'installation d'alimentation en carburant The fuel supply facility
d'un moteur thermique selon la figure 1 permet de ré- of a heat engine according to FIG.
aliser des injections intermittentes ou des injections use intermittent injections or injections
continues L'extension selon l'invention pour l'adap- The extension according to the invention for adapting
tation de la quantité injectée, peut également se fai- tion of the quantity injected, can also be
re à l'aide de l'installation représentée à la figure 1 car il est possible d'adapter à la fois la pression du carburant et la durée de l'injection pour arriver à une quantité injectée optimale Cette adaptation peut se faire par échelons ou paliers, ou en continu; elle peut être modifiée séparément ou globalement tant pour la pression de carburant que pour la durée de l'injection. Comme le montrent les relations représentées re using the installation shown in Figure 1 because it is possible to adapt both the fuel pressure and the duration of the injection to arrive at an optimal injected amount This adaptation can be done in steps or bearings, or continuously; it can be modified separately or globally for both the fuel pressure and the duration of the injection. As shown by the relationships represented
à la figure 2, la quantité optimale de carburant dé- in Figure 2, the optimum quantity of fuel de-
pend de la composition du mélange ainsi que de diffé- the composition of the mixture as well as
rentes conditions de fonctionnement Il faut tenir operating conditions must be kept
compte de ce que différentes causes limitent les pos- account that different causes limit the pos-
sibilités de variation de la durée d'injection. possibilities of variation of the injection duration.
La quantité de carburant maximale possible The maximum fuel quantity possible
est injectée par un injecteur ouvert en permanence. is injected by a permanently open injector.
Ainsi, on peut augmenter cette quantité à pression So, we can increase this quantity to pressure
constante Pour de petites durées d'ouverture de l'in- constant for small opening times of the in-
jecteur, on rencontre des difficultés de tolérances jector, we encounter difficulties of tolerances
des injecteurs.injectors.
La figure 2 a montre un exemple de la quanti- Figure 2a shows an example of the quanti-
té optimale de carburant selon l'état de fonctionne- optimum fuel efficiency according to the state of
ment du moteur thermique et la composition du carbu- of the engine and the composition of the fuel
rant En abscisses, on a représenté la composition du In the abscissa, the composition of the
carburant KZU; la position S représente la composi- KZU fuel; the position S represents the composition
tion du carburant pour 100 % de supercarburant; la position M correspond à la composition du carburant fuel consumption for 100% premium fuel; the position M corresponds to the composition of the fuel
pour une teneur en alcool ou méthanol de 100 %. for an alcohol or methanol content of 100%.
En ordonnées, on a représenté la quantité de carburant MK; les points LL représentent le mode de On the ordinate, the amount of fuel MK is shown; LL points represent the mode of
fonctionnement au ralenti et VL le mode de fonctionne- idling and VL the operating mode
ment à pleine charge Il est à remarquer que pour du supercarburant pur, à la fois au ralenti, au point at full load It should be noted that for pure premium gasoline, both at idle, at the point of
LL(S), et à pleine charge VL(S), il faut moins de car- LL (S), and at full load VL (S), less car-
burant pour le fonctionnement optimal et les mêmes conditions que pour un carburant à 100 % d'alcool ou de méthanol Ces conditions portent les références for optimum performance and the same conditions as for 100% alcohol or methanol fuel.
LL(M) et VL(M).LL (M) and VL (M).
La quantité de carburant effectivement nécessaire est comprise entre une valeur minimale The quantity of fuel actually required is between a minimum value
correspondant au fonctionnement au ralenti avec du su- corresponding to the idling operation with
percarburant (point LL(S)), et une quantité maximale nécessaire pour le mode de fonctionnement à charge per-fuel (point LL (S)), and a maximum quantity necessary for the dependent mode of operation
maximale avec de l'alcool pur (point VL(M)). maximum with pure alcohol (point VL (M)).
Les relations selon la figure 2 a ont été établies avec un système d'injection usuel n'utilisant ni supercarburant pur ni méthanol pur Pour de tels carburants purs, la quantité de carburant nécessaire varie autour d'une valeur MS pour le supercarburant et d'une valeur MM pour le méthanol; cette valeur est beaucoup plus faible que l'amplitude de variation X The relations according to Figure 2a have been established with a conventional injection system using neither pure premium fuel nor pure methanol For such pure fuels, the amount of fuel required varies around an MS value for the premium fuel and a MM value for methanol; this value is much smaller than the amplitude of variation X
entre le mode de fonctionnement au ralenti avec du su- between the idle mode of operation with
percarburant LL(S) et le mode de fonctionnement à LL (S) and the mode of operation
charge maximale avec du méthanol pur VL(M). maximum charge with pure methanol VL (M).
A partir d'un système d'injection conçu pour une utilisation usuelle soit avec de l'essence soot avec du méthanol, les valeurs limites pour la quantité From an injection system designed for usual use with either gasoline or methanol, the limit values for the quantity
minimale de carburant et la quantité maximale de car- minimum fuel level and the maximum quantity of
burant se décaleront vers les plus grandes valeurs lorsque le moteur utilise à la fois des carburants purs et des mélanges Ce comportement découle entre autre des caractéristiques de combustion différentes will be shifted to higher values when the engine uses both pure fuels and blends. This behavior stems, among other things, from different combustion characteristics.
des divers composants du carburant.various fuel components.
Dans le cas d'un système d'injection inter- In the case of an international injection system
mittent, il faut qu'avec une pression constante du système, les temps d'injection, c'est-à-dire les temps mittent, it is necessary that with a constant pressure of the system, the injection times, that is to say the times
d'ouverture des injecteurs, soient choisis proportion- injectors, be selected proportionately
nels à la quantité de carburant nécessaire Lorsqu'on utilise du supercarburant pour le ralenti, on arrive ainsi à des temps d'injection relativement courts; pour le fonctionnement du même moteur thermique à pleine charge et avec du méthanol comme carburant, on When using premium fuel for idling, this results in relatively short injection times; for the operation of the same engine at full load and with methanol as fuel,
arrive à des durées d'injection relativement importan- reaches relatively long injection times
tes. Cela apparaît clairement à la figure 2 b donnant la durée d'injection t E en fonction de la composition du carburant; le point S correspon à du your. This appears clearly in FIG. 2b giving the injection duration t E as a function of the composition of the fuel; point S corresponds to
supercarburant pur et le point M à du méthanol pur. pure premium fuel and point M to pure methanol.
Les références LL et VL correspondent de nouveau au fonctionnement au ralenti ou fonctionnement en charge maximale On arrive à des relations analogues à celles de la figure 2 a La distance entre LL(S) et VL(M) est The references LL and VL correspond again to the operation at idle or operation at maximum load. We arrive at relations similar to those of FIG. 2a. The distance between LL (S) and VL (M) is
de nouveau significativement plus grande que la dis- again significantly larger than the
tance entre LL(S) et VL (S) ou entre LL(M) et VL(M). between LL (S) and VL (S) or between LL (M) and VL (M).
Comme déjà indiqué, la variation de la durée d'injec- As already indicated, the variation in the duration of injection
tion ne peut dépasser certaines limites pour différen- tion can not exceed certain limits in order to
tes raisons; l'invention propose de modifier dans un système d'injection à la fois la durée d'injection et la pression d'injection en fonction de la composition your reasons; the invention proposes to modify in an injection system both the injection duration and the injection pressure as a function of the composition
du carburant enregistrée par un capteur. fuel saved by a sensor.
Par exemple, on peut augmenter la pression du carburant en fonction de la teneur en méthanol du carburant et faire varier les durées d'injection selon les paramètres de fonctionnement, de même que l'on peut modifier la durée d'injection en fonction de la composition des gaz d'échappement L'avantage est For example, the fuel pressure can be increased depending on the methanol content of the fuel and the injection times can be varied according to the operating parameters, as well as the injection time can be varied depending on the fuel content. exhaust gas composition The benefit is
alors que les durées d'injection ne peuvent être ré- while the injection times can not be re-
duites à la plage de travail usuelle jusqu'à présent, picks from the usual working range so far,
et que néanmoins il est possible de s'adapter aux dif- and that nevertheless it is possible to adapt to
férentes caractéristiques ou compositions du carbu- different characteristics or compositions of the
rant.rant.
La figure 2 c montre la plage de variation de la durée d'injection t E pour une pression variable de carburant, la durée d'injection étant représentée en FIG. 2c shows the variation range of the injection time t E for a variable fuel pressure, the injection duration being represented in FIG.
fonction de la composition du carburant Il est à re- depending on the composition of the fuel
marquer que la plage de travail correspondant à X, en- mark that the working range corresponding to X,
tre LL(S) et VL(M), est considérablement réduite par LL (S) and VL (M), is considerably reduced by
rapport à la plage représentée à la figure 2 b On ar- compared to the range shown in Figure 2 b.
rive à cette réduction en augmentant la pression du carburant pour une demande importante de carburant, à l'aide du régulateur de pression variable ou, le cas échéant, en commutant d'un régulateur de pression à l'autre. La variation de la pression et de la durée this reduction by increasing the fuel pressure for a large fuel demand, using the variable pressure regulator or, if necessary, switching from one pressure regulator to the other. The variation in pressure and duration
d'injection peut se faire de différentes manières com- injection can be done in different ways
me cela sera explicité dans quelques exemples donnés ci-après. Au début de chaque mise en route du moteur thermique, un capteur approprié mesure la composition du carburant En fonction de la teneur en alcool, on commande dans le système, un régulateur de pression continue ou réglable par étapes de façon à arriver à la pression souhaitée dans le système A la place d'un régulateur de pression réglable on peut également this will be explained in some examples given below. At the start of each start of the engine, a suitable sensor measures the fuel composition Depending on the alcohol content, a continuous or step-adjustable pressure regulator is controlled in the system to achieve the desired pressure. in the system In place of an adjustable pressure regulator one can also
avoir dans le système plusieurs régulateurs de pres- have in the system several pressure regulators
sion fixes génèrant chacun une pression différente dans le système Dans ce cas, en fonction de la teneur each of which causes a different pressure in the system. In this case, depending on the
en alcool du carburant, on active chaque fois précisé- In alcohol fuel, one activates each time specified-
ment l'un de ces régulateurs de pression avec l'appa- one of these pressure regulators with the
reil de commande.control order.
La mesure de la composition du carburant peut également se faire pendant le fonctionnement du moteur thermique, ce qui permet de déceler ainsi les opérations de remplissage du réservoir Dans ce cas également, on peut adapter en continu ou de manière The measurement of the fuel composition can also be done during the operation of the engine, which makes it possible to detect the filling operations of the fuel tank. In this case also, it is possible to adapt continuously or in a
échelonnée la pression du système. staggered system pressure.
En variante ou en complément de la mesure, on peut adapter la composition du carburant et ainsi la pression nécessaire du système, par exemple en Alternatively or in addition to the measurement, it is possible to adapt the composition of the fuel and thus the necessary pressure of the system, for example by
fonction d'une composition connue des gaz d'échappe- function of a known composition of the exhaust gas
ment ou procéder par éducation Les procédés par mesu- ment or proceed by education.
re et par adaptation peuvent également être combinés re and by adaptation can also be combined
pour fixer la pression appropriée dans le système. to set the appropriate pressure in the system.
Pour chaque possibilité, l'adaptation de la pression du système suivant la composition variable en carburant est une opération relativement lente alors que la durée d'injection qui constitue la seconde grandeur, peut être modifiée dans le système s'il faut réagir en fonction de variations rapides de la demande For each possibility, the adaptation of the system pressure according to the variable fuel composition is a relatively slow operation while the duration of injection which constitutes the second quantity can be modified in the system if it is necessary to react as a function of rapid changes in demand
de carburant par le moteur thermique. of fuel by the engine.
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