FR2882574A1 - Air inlet control method for spark ignition supercharged internal combustion engine of motor vehicle, involves increasing quantity of air admitted in cylinder if determined air density is lower than threshold density - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention se rapporte à un procédé de contrôle de l'admissionThe present invention relates to a method of controlling admission
de l'air d'un moteur à combustion interne suralimenté, notamment de type à essence et à allumage commandé. air of a supercharged internal combustion engine, including gasoline type and spark ignition.
Elle concerne plus particulièrement un procédé de contrôle de l'admission de l'air du moteur en vue de compenser les variations de densité de l'air, comme celles provenant des variations altimétriques ou des variations de températures de cet air. It relates more particularly to a method of controlling the admission of the engine air to compensate for variations in air density, such as those resulting from altimetric variations or temperature variations of this air.
Comme cela est connu, la puissance délivrée par un moteur à combustion interne est tributaire de la quantité d'air introduite dans la chambre de combustion de ce moteur, quantité d'air qui est elle-même proportionnelle à la densité de cet air. En cas de besoin d'une forte puissance à délivrer, l'air d'admission peut être comprimé avant son introduction dans le cylindre du moteur pour obtenir une suralimentation en air de ce cylindre. Cette compression peut être réalisée par tous moyens, comme un turbocompresseur ou un compresseur entraîné par le vilebrequin notamment. Ainsi, l'ampleur de la pression de l'air sortant de l'étage de compression est directement liée à la pression de l'air admise à l'entrée de cet étage de compression, qui est généralement celle considérée au niveau de la mer. La quantité de cet air suralimenté est aussi tributaire de la densité de l'air qui est introduit dans l'étage de compression. As is known, the power delivered by an internal combustion engine is dependent on the amount of air introduced into the combustion chamber of the engine, amount of air which is itself proportional to the density of this air. In case of need of a high power to be delivered, the intake air can be compressed before its introduction into the engine cylinder to obtain an air supercharging of the cylinder. This compression can be achieved by any means, such as a turbocharger or a compressor driven by the crankshaft in particular. Thus, the magnitude of the pressure of the air leaving the compression stage is directly related to the pressure of the air admitted to the inlet of this compression stage, which is generally that considered at sea level. The amount of this supercharged air is also dependent on the density of the air which is introduced into the compression stage.
Dans le cas d'un turbocompresseur, celui-ci comprend habituellement un étage d'entraînement qui comporte une turbine entraînée en rotation par les gaz d'échappement issus du moteur. Cette rotation de la turbine est transmise directement par un arbre d'entraînement au compresseur de l'étage de compression. In the case of a turbocharger, it usually comprises a drive stage which comprises a turbine driven in rotation by the exhaust gases from the engine. This rotation of the turbine is transmitted directly by a drive shaft to the compressor of the compression stage.
Ainsi en cas de demande de puissance, la pression de l'air suralimenté issu du compresseur est augmentée pour accroître la quantité de cet air admis dans la chambre de combustion du cylindre. Thus in case of power demand, the pressure of the supercharged air from the compressor is increased to increase the amount of this air admitted into the combustion chamber of the cylinder.
Cependant, de tels moteurs suralimentés sont prévus pour équiper des véhicules automobiles qui, durant leur parcours, sont amenés à des variations de densité de l'air, comme celles produites lors de variations altimétriques ou de variations de températures ambiantes. De telles variations entraînent des dysfonctionnements de ces moteurs. However, such supercharged engines are intended to equip motor vehicles which, during their journey, are brought to variations in air density, such as those produced during altimetric variations or ambient temperature variations. Such variations cause malfunctions of these engines.
A titre d'exemple, en cas d'augmentation d'altitude de ce véhicule, la densité de l'air ambiant diminue et la pression admise à l'entrée de l'étage de compression est plus basse que celle existant au niveau de la mer. Par conséquent la pression de l'air en sortie de compresseur est plus basse que celle obtenue habituellement et la quantité d'air comprimé introduite dans le cylindre est moindre. Ceci a pour inconvénient de modifier le taux de remplissage en air d'admission dans la chambre de combustion du cylindre de ce moteur et ainsi d'abaisser la puissance générée par ce moteur. By way of example, in the event of an increase in altitude of this vehicle, the density of the ambient air decreases and the pressure admitted at the entrance of the compression stage is lower than that existing at the level of the vehicle. Therefore, the air pressure at the compressor outlet is lower than that usually obtained and the amount of compressed air introduced into the cylinder is less. This has the disadvantage of modifying the intake air filling rate in the combustion chamber of the cylinder of this engine and thus lowering the power generated by this engine.
Pour pouvoir résoudre ce problème et comme cela est mieux décrit dans la demande EP 0 675 275, il est connu un moteur à combustion interne suralimenté comprenant un turbocompresseur muni d'un conduit de courtcircuit contrôlé par une vanne (ou waste gate ) gérant le débit des gaz d'échappement balayant la turbine du turbocompresseur et une unité de gestion qui permet de contrôler la pression de l'air comprimé à la sortie de l'étage de compression. Ainsi, l'unité de gestion comprend une table contenant la pression de l'air comprimé mesurée à la sortie de l'étage de compression à la pression atmosphérique et à des vitesses déterminées. Par comparaison entre la mesure de cette pression et la mesure de la pression de l'air comprimé à l'altitude à laquelle se trouve le moteur, l'unité détermine l'existence d'un écart et commande l'augmentation de la vitesse de rotation du turbocompresseur en agissant directement sur l'ouverture de la vanne. Par cette action sur la vanne, la vitesse de rotation de la turbine, et conséquemment de l'étage de compression, est augmentée. Cette augmentation de vitesse a pour effet d'augmenter la pression de l'air à la sortie de l'étage de compression et ainsi d'admettre un air comprimé à pression plus élevée dans la chambre de combustion, ce qui permet de maintenir la densité de l'air introduit dans le cylindre et ainsi de compenser la perte de puissance du moteur. To be able to solve this problem and as is better described in application EP 0 675 275, there is known a supercharged internal combustion engine comprising a turbocharger provided with a shortcircuit conduit controlled by a valve (or waste gate) managing the flow rate exhaust gas sweeping the turbocharger turbine and a management unit that controls the pressure of the compressed air at the output of the compression stage. Thus, the management unit comprises a table containing the pressure of the compressed air measured at the outlet of the compression stage at atmospheric pressure and at certain speeds. By comparison between the measurement of this pressure and the measurement of the pressure of the compressed air at the altitude at which the motor is located, the unit determines the existence of a difference and controls the increase of the speed of the rotation of the turbocharger by acting directly on the opening of the valve. By this action on the valve, the speed of rotation of the turbine, and consequently of the compression stage, is increased. This increase in speed has the effect of increasing the pressure of the air at the outlet of the compression stage and thus of admitting compressed air at higher pressure in the combustion chamber, which makes it possible to maintain the density air introduced into the cylinder and thus compensate for the loss of power of the engine.
Cependant un tel dispositif présente des inconvénients non négligeables dans le sens qu'il nécessite de faire fonctionner le turbocompresseur à des vitesses très élevées, ce qui nuit à sa durabilité. De plus, l'action sur la vanne est d'un domaine très limité qui ne peut compenser toutes les variations de densités dues notamment à des changernents d'altitude. However, such a device has significant disadvantages in the sense that it requires to operate the turbocharger at very high speeds, which affects its durability. In addition, the action on the valve is of a very limited area that can not compensate for all variations in density due to changes in altitude.
La présente invention se propose de remédier aux inconvénients ci-dessus mentionnés grâce à un procédé de contrôle de l'admission de l'air du moteur qui permet de compenser toutes les variations de densités et cela en n'utilisant que les éléments habituellement présents sur ce moteur. The present invention proposes to overcome the aforementioned drawbacks by means of a method of controlling the admission of the engine air which makes it possible to compensate for all the variations in densities and this by using only the elements usually present on the engine. this engine.
A cet effet, la présente invention concerne un procédé de contrôle de l'admission d'air d'un moteur à combustion interne suralimenté comprenant au moins un cylindre comportant au moins un moyen d'admission avec une soupape d'admission et un dispositif de suralimentation comprenant au moins un étage de compression alimentant le moyen d'admission en air suralimenté, caractérisé en ce qu'il consiste à : -déterminer la densité de l'air en entrée de l'étage de compression du dispositif de suralimentation, - en cas de densité d'air inférieure à une densité seuil, augmenter la quantité d'air admise dans le cylindre sans action sur le dispositif de suralimentation. For this purpose, the present invention relates to a method for controlling the intake of air of a supercharged internal combustion engine comprising at least one cylinder comprising at least one intake means with an intake valve and a device for supercharging system comprising at least one compression stage supplying the supercharged air intake means, characterized in that it consists in: determining the air density at the inlet of the compression stage of the supercharging device; If the air density is lower than a threshold density, increase the quantity of air admitted to the cylinder without any action on the supercharging device.
Le procédé peut consister à retarder la fermeture de la soupape d'admission par rapport au cycle conventionnel pour augmenter la quantité d'air admise dans le cylindre. The method may include delaying the closure of the intake valve relative to the conventional cycle to increase the amount of air admitted into the cylinder.
Il peut consister à retarder la fermeture de la soupape d'admission d'un angle d'environ 30 par rapport au point mort bas du piston. It may be to delay the closing of the intake valve by an angle of about 30 relative to the bottom dead center of the piston.
Ce procédé peut consister à utiliser des moyens permettant de faire varier le phasage des lois de levée des soupapes d'admission. This method may consist in using means for varying the phasing of the intake valve lift laws.
De manière avantageuse, il peut consister à utiliser des moyens de variations du type VVA ou VVT. Advantageously, it may consist in using means of variations of the VVA or VVT type.
Le procédé de contrôle de l'admission d'air peut consister à déterminer la densité de l'air en entrée de l'étage de compression par calcul à partir de la pression de l'air en amont de cet étage. The air intake control method can consist in determining the density of the inlet air of the compression stage by calculation from the air pressure upstream of this stage.
Les autres caractéristiques et avantages de l'invention vont apparaître à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre uniquement illustratif et non limitatif, et à laquelle est annexée: - la figure unique qui est un schéma montrant un moteur à combustion interne suralimenté selon l'invention. The other features and advantages of the invention will appear on reading the description which will follow, given by way of illustration only and without limitation, and to which is appended: - the single figure which is a diagram showing an internal combustion engine supercharged according to the invention.
Cette figure unique montre un moteur à combustion interne suralimenté, par exemple à injection directe de carburant de type essence et plus 20 particulièrement à allumage commandé. This single figure shows a supercharged internal combustion engine, for example direct fuel injection of gasoline type and more particularly spark ignition.
Ce moteur comporte au moins un cylindre 10 qui comprend au moins un moyen d'admission 12 avec une soupape d'admission 14 et une tubulure d'admission 16, au moins un moyen d'échappement 18 avec une soupape d'échappement 20 et une tubulure d'échappement 22. Les soupapes d'admission 14 sont commandées en ouverture et en fermeture par des moyens 24 permettant de faire varier le phasage des lois de levée de ces soupapes, comme ceux connus sous le sigle VVA (Variable Valve Actuation) ou VVT (Variable Valve Timing). Les soupapes d'échappement sont commandées en ouverture et en fermeture soit par des moyens conventionnels, tel qu'un arbre à came 26, soit par des moyens de type VVT ou VVA. Ces moyens de commande peuvent être utilisés pour commander les soupapes d'admission et d'échappement indépendamment les unes des autres ou de manière associée. Préférentiellement, des moyens de commande de type VVT sont utilisés pour les soupapes d'admission et un arbre à came est utilisé pour les soupapes d'échappement. This engine comprises at least one cylinder 10 which comprises at least one intake means 12 with an intake valve 14 and an intake manifold 16, at least one exhaust means 18 with an exhaust valve 20 and a exhaust manifold 22. The intake valves 14 are controlled in opening and closing by means 24 for varying the timing of the lift laws of these valves, such as those known under the acronym VVA (Variable Valve Actuation) or VVT (Variable Valve Timing). The exhaust valves are controlled in opening and closing either by conventional means, such as a camshaft 26, or by means of the VVT or VVA type. These control means can be used to control the intake and exhaust valves independently of one another or in an associated manner. Preferably, VVT type control means are used for the intake valves and a camshaft is used for the exhaust valves.
Les tubulures des moyens d'admission 12 sont raccordées à un collecteur d'admission 28 alors que les tubulures des moyens d'échappement 18 aboutissent à un collecteur d'échappement 30. Le collecteur d'admission est relié par une conduite 32 à la sortie d'un étage de compression 34 d'un turbocompresseur 36 qui admet de l'air extérieur par une conduite 38. Le collecteur d'échappement 30 est raccordé par une conduite 40 à l'entrée de l'étage d'entraînement 42 de ce turbocompresseur. Cet étage d'entraînement est raccordé à une conduite 44 pour l'évacuation des gaz d'échappement après leur traversée de la turbine. Un conduit de court circuit 46 prend naissance en amont de l'étage d'entraînement 42 sur la conduite 40 et contourne cet étage pour aboutir sur la conduite d'évacuation 44. Une vanne 48 de contrôle du débit de gaz d'échappement (ou "waste gate") est placée avantageusement à l'intersection entre le conduit de court circuit 46 et le conduit 40. The pipes of the intake means 12 are connected to an intake manifold 28 while the pipes of the exhaust means 18 end at an exhaust manifold 30. The intake manifold is connected by a pipe 32 to the outlet a compression stage 34 of a turbocharger 36 which admits outside air via a pipe 38. The exhaust manifold 30 is connected via a pipe 40 to the inlet of the drive stage 42 of this turbocharger. This drive stage is connected to a pipe 44 for evacuation of the exhaust gas after passing through the turbine. A short circuit conduit 46 originates upstream of the drive stage 42 on the line 40 and bypasses this stage to end on the discharge line 44. A valve 48 for controlling the flow of exhaust gas (or "wastegate") is advantageously placed at the intersection between the short-circuit conduit 46 and the duct 40.
Une unité de contrôle du moteur 50, tel qu'un calculateur moteur, contrôle le fonctionnement du moteur. Cette unité contient des cartographies ou des tables de données permettant d'évaluer, en fonction des conditions de fonctionnement du moteur, comme le régime du moteur, sa charge, la vitesse du turbocompresseur, les pressions d'admission et d'échappement au niveau des cylindres 10, la puissance que doit générer ce moteur pour répondre à la demande du conducteur du véhicule. En outre, ce calculateur reçoit des informations de la part de différents capteurs prévus sur le moteur ainsi que de son environnement et notamment des informations sur la pression et/ ou la température de l'air en amont et/ou en aval de l'étage de compression du turbocompresseur. Comme illustré sur la figure, la pression ambiante est mesurée en amont de cet étage de compression grâce à un capteur de pression 52 placé dans la conduite d'aclmission 38 et relié par une ligne 54 à l'unité 50. Cette unité commande également la vanne 48 par une ligne 56 et, en ouverture et en fermeture, les soupapes d'admission 14 par une ligne 58 en faisant varier, si nécessaire, le phasage des lois de levée. A motor control unit 50, such as a motor control unit, controls the operation of the motor. This unit contains mappings or data tables to evaluate engine operating conditions, engine load, turbocharger speed, intake and exhaust cylinders 10, the power that must generate this engine to meet the demand of the driver of the vehicle. In addition, this computer receives information from various sensors provided on the engine as well as its environment and in particular information on the pressure and / or the temperature of the air upstream and / or downstream of the stage. Turbocharger compression. As illustrated in the figure, the ambient pressure is measured upstream of this compression stage by means of a pressure sensor 52 placed in the intake pipe 38 and connected by a line 54 to the unit 50. This unit also controls the valve 48 by a line 56 and, in opening and closing, the intake valves 14 by a line 58 by varying, if necessary, the phasing of the laws of emergence.
Généralement pour les moyennes et fortes charges, le turbocompresseur est utilisé pour faire admettre un air comprimé avec une pression déterminée dans les cylindres 10, ce qui permet d'obtenir une quantité prédéfinie d'air dans ces cylindres. Dans ces conditions, la vanne 48 est commandée par l'unité 50 de manière à ce qu'elle atteigne une position déterminée permettant le passage d'un débit déterminé de gaz d'échappement au travers de l'étage d'entraînement. Ceci permet d'entraîner à une vitesse souhaitée la turbine de cet étage et de comprimer, par le compresseur de l'étage de compression, l'air arrivant par la conduite 38. Ainsi, on obtient un rapport de compression Ps/Pe entre la pression à la sortie (Ps) du turbocompresseur et l'entrée (Pe) de ce turbocompresseur. Generally for medium and heavy loads, the turbocharger is used to admit compressed air with a predetermined pressure in the cylinders 10, which allows to obtain a predefined amount of air in these cylinders. Under these conditions, the valve 48 is controlled by the unit 50 so that it reaches a determined position allowing the passage of a given flow of exhaust gas through the drive stage. This makes it possible to drive the turbine of this stage to a desired speed and to compress, by the compressor of the compression stage, the air arriving via line 38. Thus, a compression ratio Ps / Pe is obtained between the pressure at the outlet (Ps) of the turbocharger and the inlet (Pe) of this turbocharger.
En cas de modification de la densité de l'air ambiant, comme celle produite par l'augmentation d'altitude du véhicule qui porte ce moteur, la pression (Pe) à l'entrée du turbocompresseur, et qui est celle de l'air mesuré dans le conduit d'admission 38 dans l'exemple décrit, est inférieure à la pression atmosphérique. Dans cette configuration, la pression de l'air (Ps) à la sortie chute et la quantité d'air admise dans les cylindres chute également. Ceci a pour effet de réduire la puissance générée par le moteur. Pour remédier à cette chute, l'unité 50 détermine la densité de l'air admis à l'entrée de l'étage de compression et la compare avec la valeur seuil de la densité qu'il contient dans ses tables pour faire fonctionner correctement le moteur. Puis une quantité d'air à admettre dans le cylindre est calculé en fonction de l'écart entre ces deux densités pour faire disparaître ou pour le moins minimiser cet écart de densités. Pour cela, il est prévu d'augmenter la quantité d'air admise dans le cylindre et cela sans augmenter la vitesse de rotation de l'étage d'entraînement du moteur. In the event of a change in the density of the ambient air, such as that produced by the increase in altitude of the vehicle carrying this engine, the pressure (Pe) at the inlet of the turbocharger, and which is that of the air measured in the intake duct 38 in the example described, is below atmospheric pressure. In this configuration, the air pressure (Ps) at the outlet drops and the amount of air admitted into the cylinders also drops. This has the effect of reducing the power generated by the engine. To remedy this drop, the unit 50 determines the density of the air admitted to the input of the compression stage and compares it with the threshold value of the density that it contains in its tables to make the compressor work properly. engine. Then a quantity of air to be admitted into the cylinder is calculated based on the difference between these two densities to remove or at least minimize this difference in densities. For this, it is planned to increase the amount of air admitted into the cylinder without increasing the speed of rotation of the motor drive stage.
Il est donc utilisé le moyen de variation de la commande de la fermeture de la soupape d'admission 14 de type VVT pour retarder cet instant de fermeture par rapport au cycle conventionnel. Plus précisément, la fermeture de la soupape d'admission se produira à un angle de vilebrequin d'environ 30 après le point mort bas (PMB) admission. It is thus used the variation means of the control of the closing of the intake valve 14 of the VVT type to delay this closing time relative to the conventional cycle. Specifically, the closing of the intake valve will occur at a crankshaft angle of approximately 30 after the bottom dead center (LDC) intake.
Grâce à cela, la quantité d'air introduite dans le cylindre est plus importante et la combustion peut se produire avec une quantité d'air qui est sensiblement équivalente à celle qui aurait pu être produite par l'augmentation de vitesse du turbocompresseur. With this, the amount of air introduced into the cylinder is larger and combustion can occur with an amount of air that is substantially equivalent to that which could have been produced by the increase in speed of the turbocharger.
Avantageusement, la densité de l'air admise en entrée de l'étage de compression sera déterminée par tous moyens et préférentiellement par calcul à partir de la pression mesurée par le capteur 52 et/ou la température de cet air en amont de cet étage de compression. Advantageously, the density of the air admitted at the inlet of the compression stage will be determined by any means and preferably by calculation from the pressure measured by the sensor 52 and / or the temperature of this air upstream of this stage of compression.
La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisations décrites ci-dessus mais englobe toutes variantes et tous équivalents. The present invention is not limited to the embodiments described above but encompasses all variants and all equivalents.
Claims (1)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20101029 |