FR2895457A1

FR2895457A1 - Procede de gestion d'un moteur a combustion interne

Info

Publication number: FR2895457A1
Application number: FR0655858A
Authority: FR
Inventors: Andreas Baumann; Frank Ottusch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-12-27
Filing date: 2006-12-22
Publication date: 2007-06-29
Also published as: US20080156300A1; DE102005062552B4; DE102005062552A1; US20070175439A1; KR20070069034A; US7331332B2; ITMI20062486A1

Abstract

Procédé de gestion d'un moteur à combustion interne (10) avec plusieurs chambres à combustion (12) dans lequel l'alimentation en carburant dans au moins un sous-ensemble (14) des chambres de combustion (12) est momentanément interrompue. Le carburant est injecté directement et pendant une phase de commutation pour la coupure ou la reprise de l'injection de carburant il est injecté dans au moins un sous-ensemble (14) de chambres de combustion (12) au moins de temps en temps par une injection multiple (50, 52) dans les chambres de combustion (12).

Description

Domaine de l'invention L'invention concerne un procédé de gestion d'un

moteur à combustion interne avec plusieurs chambres à combustion dans lequel l'alimentation en carburant dans au moins un sous-ensemble des cham- tires de combustion est momentanément interrompue. L'invention concerne également un programme d'ordinateur un moyen de stockage électrique ainsi qu'un dispositif de commande et de régulation. Etat de la technique On connaît des moteurs à combustion interne avec une conduite d'aspiration fonctionnant selon le concept dit de gestion demi-moteur . Dans ce concept, pour réduire la consommation dans des états de fonctionnement déterminés, on arrête l'injection de carburant dans des cylindres prédéterminés. Par exemple, dans un moteur à combustion interne à huit cylindres, la moitié des cylindres est arrêtée. Pour éviter que lors de l'interruption de l'injection de carburant (et donc de la combustion) dans un sous-ensemble des chambres de combustion et à la reprise de l'injection on ait des oscillations du couple ou des sauts de couple, avant la coupure on augmente le remplissage d'air dans les chambres de corn- bustion et on décale l'angle de l'allumage en retard pour que le couple reste globalement identique. Si seulement une partie des chambres de combustion est coupée par interruption de l'injection, à l'instant de la coupure, l'angle d'allumage est brusquement décalé dans la direction de l'avance. De cette manière, les chambres de combustion dans lesquelles du carburant est à nouveau injecté peuvent immédiatement compenser la chute de performance des chambres de combustion coupées. Cela ne serait pas possible par une augmentation du remplissage d'air à l'instant de la coupure à cause de l'inertie du chemin de remplissage. Dans le cas de la reprise de l'injection en quantité prédéterminée de chambre de combustion après une interruption on procède de la manière inverse. On connaît également le principe de la coupure d'alimentation en poussée dans lequel lors de la poussée, non seulement une partie des chambres de combustion mais la totalité des chambres de combustion sont coupées temporairement. But de l'invention La présente invention a pour but de fournir un procédé du type ci-dessus dans lequel la zone d'actionnement du moteur à combus- tion interne dans laquelle l'alimentation de carburant peut être interrompue, temporairement au moins dans une partie des chambres de combustion, est élargie et engendre en même temps des faibles émissions. Exposé et avantages de l'invention Ce problème est résolu pour un procédé caractérisé en ce que le carburant est injecté directement et pendant une phase de commutation pour la coupure ou la reprise de l'injection de carburant il est injecté dans au moins un sous-ensemble de chambres de combustion au moins de temps en temps par une injection multiple dans les chambres de combustion. Avantages de l'invention L'injection de carburant directe permet de diviser l'alimentation en carburant dans une chambre de combustion en plu-sieurs injections séparées, c'est-à-dire des quantités d'injection par phase de travail. Si cela est réalisé pendant la phase de commutation pendant laquelle l'injection du carburant est interrompue dans au moins une partie des chambres de combustion ou après une coupure, l'injection est reprise, on obtient une combustion stable même avec un angle d'allumage décalé très en retard. Ainsi, la zone d'actionnement dans laquelle l'alimentation du carburant dans une partie des chambres de combustion peut être interrompue est très élargie. De plus, une telle injection en plu-sieurs fois, réduit la masse de carburant, c'est-à-dire par exemple le film sur les parois froides de la chambre de combustion. Cela conduit à une diminution des émissions lors du fonctionnement du moteur à combus- tion interne. Ceci est avant tout rentable lorsque dans le cadre du mode de poussée, toutes les chambres de combustion sont momentanément coupées. Il est à signaler qu'une injection multiple peut comprendre deux injections séparées dans laquelle l'utilisation d'injecteurs particu- liers, avec par exemple des injecteurs à actionneur piézo-électrique ou également trois ou quatre injections, pendant une phase de travail. La conduite partielle d'une injection multiple, notamment lorsqu'on se trouve en phase de commutation pour l'interruption ou la reprise de l'injection, présente l'avantage d'équilibrer l'injecteur et l'étage de puissance corn- mandant l'injecteur. De plus, il est remarquable que les avantages obtenus sont à leur maximum lorsque l'injection multiple est réalisée dans toutes les chambres de combustion disponibles.

Il est particulièrement avantageux que lors de l'injection multiple, il y ait au moins une injection pendant le phase d'aspiration et qu'une autre injection se fasse pendant le phase de compression de la même phase de travail. Ainsi, on stabilise de manière significative le pro- cédé de combustion et la masse de carburant dans un film de paroi est significativement réduite de cette manière. En outre, avant la commutation, pour une interruption de l'injection de carburant dans une partie des chambres de combustion, on augmente le remplissage en air et l'on décale l'angle d'allumage en retard et au début ou encore pendant l'augmentation du remplissage en air et du décalage de l'angle d'allumage, on commute d'une injection simple à une injection multiple. Selon l'invention, l'injection multiple est établie seule-ment un court instant avant la commutation pour une interruption de l'alimentation en carburant dans une partie des chambres de combustion.

Ainsi, on évite des injections multiples non nécessaires et on économise l'injecteur ainsi que l'étage de puissance qui le commande. De plus, on assure à l'aide de l'injection multiple selon l'invention, la combustion même en utilisation du moteur à combustion interne avec l'angle d'allumage décalé en retard ce qui améliore la qualité du processus des commutations par la diminution, par exemple des ratés d'allumage. Dans des développements pratiques, on propose d'arrêter l'injection multiple directement pendant ou après la commutation. Comme l'angle d'allumage précédemment décalé en retard est ramené dans la zone d'angle d'allumage optimale directement après la commutation et ainsi la commutation est terminée, l'injection multiple n'est plus nécessaire. Cette interruption brutale évite la surcharge de l'étage de puissance ou de l'injecteur. Chaque développement du procédé selon l'invention dans lequel seulement pendant la commutation ou directement avant la corn- mutation pour une reprise de l'injection de carburant, un sous-ensemble de chambres de combustion est commuté de l'injection simple à l'injection multiple vise la même objectif. De cette manière on évite une gestion avec injection multiple inutilement longue et nuisible à la qualité de la com- mutation. C'est également dans ce sens que se dirige un procédé dans le- quel, après la commutation pour une reprise de l'injection de carburant dans un sous-ensemble de chambres de combustion, on diminue l'alimentation en air et on supprime le réglage en retard de l'angle d'allumage et approximativement en même temps que la fin de la diminu- tion et du rattrapage du réglage en retard, on commute de l'injection multiple à l'injection simple. Il est particulièrement avantageux que l'angle de vilebrequin de la commutation de l'injection simple vers l'injection multiple dépende au moins directement d'un état de fonctionnement du moteur à combustion interne, en particulier d'une charge instantanée. Cela permet d'améliorer le comportement d'émission lors de la commutation et la qua-lité du processus de commutation en même temps que l'on soulage de manière optimale l'injecteur et l'étage de puissance.

Dessins Un exemple de réalisation particulièrement avantageux de l'invention sera décrit ci-après à l'aide des dessins dans lesquels : - la figure 1 montre une représentation schématique d'un moteur à combustion interne avec un premier sous-ensemble de chambres de com- bustion et un second sous-ensemble de chambres de combustion, - la figure 2 montre un diagramme représentant en fonction du temps, un remplissage d'air ainsi qu'une phase avec des injections multiples en fonction du temps pour le cas d'une coupure de l'injection de carburant dans le premier sous-ensemble de chambres de combustion, - la figure 3 montre un diagramme de l'angle d'allumage représenté en fonction du temps, lors de la coupure du premier sous-ensemble de chambres de combustion, en fonction du temps, - la figure 4 montre un diagramme du couple en fonction du temps pour le cas de la coupure du premier sous-ensemble de chambre de cham-25 bres de combustion, - la figure 5 montre un diagramme selon la figure 2 pour le cas d'une reprise de l'injection de carburant dans le premier sous ensemble de chambres de combustion, - la figure 6 montre un diagramme semblable à celui de la figure 3 pour 30 le cas de la reprise de l'injection de carburant dans le premier sous-ensemble de chambres de combustion et - la figure 7 montre un diagramme semblable à celui de la figure 4 pour le cas de la reprise de l'injection de carburant dans le premier sous-ensemble de chambres de combustion.

35 Description de l'exemple de réalisation La figure 1 montre un moteur à combustion interne 10 qui entraîne un véhicule non représenté dans la figure. Le moteur à combustion interne 10 comprend plusieurs cylindres avec des chambres de com- bustion 12 dont, à la figure 1, seules deux sont représentées pour des rai-sons de clarté. Les chambres à combustion 12 se composent d'un premier sous-ensemble 14 de chambres de combustion 12 et d'un second sous-ensemble 16 de chambres de combustion 12. Si l'on suppose par exemple un total de huit chambres de combustion 12 ou cylindres, la premier sous-ensemble 14 pourrait comprendre quatre chambres de combustion 12 et le second sous-ensemble 16 également quatre chambres de combustion 12. L'air comburant arrive dans la chambre de combustion 12 par une soupape d'admission 18 ou 20 et une conduite d'aspiration 22, 24. Chacune des conduites d'aspiration appartenant à un des sous-ensembles 14, 16, est équipée d'un papillon d'étranglement 26, 28. Le carburant alimente les chambres de combustion 12 directement par un injecteur 30, 32. A chacun des sous-ensemble 14, 16 de chambres de combustion 12 est associé un réservoir de carburant sous pression 34, 36 appelé rampe commune auquel sont reliés chacun des injecteurs 30, 32. Le mélange carburant/air des chambres de combustion 12 est allumé par une bougie d'allumage 38, 40, et, les gaz de combustion chauds sont évacués par le collecteur de sortie 42, 44 dans la conduite d'échappement 46. La gestion du moteur à combustion 10 est commandé par un dispositif de commande et de régulation 48. Ce dispositif reçoit des si- gnaux de différents capteurs, par exemple un signal de pédale d'accélérateur actionnée par le conducteur qui choisit le couple ainsi que des capteurs de température et de pression et d'autres capteurs qui cap- tent l'état de fonctionnement instantané du moteur 10. Pour maintenir la consommation de carburant du moteur à combustion interne 10 au mi- nimum, lorsqu'on ne demande pas une trop forte puissance au moteur à combustion interne 10, on coupe la premier sous-ensemble 14 de cham- bres de combustion 12 en interrompant l'injection du carburant par les injecteurs 30. Dans ce cas, le couple du moteur à combustion interne 10 n'est plus fourni que par le second sous-ensemble 16, restant, de cham-bres de combustion 12 dont les injecteurs 32 injectent du carburant di-rectement. Si le moteur à combustion interne 10 doit fournir une puissance plus élevée on reprend l'injection de carburant par les injecteurs 30 dans les chambres de combustion 12 du premier sous-ensemble 14. Si du carburant est injecté dans la totalité des chambres de combus- tion 12 du sous-ensemble 14 et du second sous-ensemble 16, on est en moteur complet . Si l'alimentation en carburant dans le premier sous-ensemble 14 de chambres de combustion 12 est interrompue, on est en fonctionnement demi-moteur . A l'aide des figures 2 à 7, un procédé d'interruption et de reprise de l'injection de carburant dans le premier sous-ensemble 14 de chambre de combustion 12 sera décrit en détail. Le procédé est enregistré sous la forme d'un programme d'ordinateur sur la mémoire du dispositif de commande et de régulation 48. La phase de commutation pendant laquelle l'injection de carburant est interrompue dans le premier sous-ensemble 14 de chambres de combustion 12 se divise en trois segments I, II et III. Dans le segment I, l'ensemble des chambres de combustion 12 du moteur à combustion interne 10 fonctionne. Les papillons d'étranglement 26 et 28 sont réglés pour un remplissage d'air rl dans la zone du remplissage d'air optimal rll. L'angle d'allumage ZW (figure 3) se trouve dans la zone de l'angle d'allumage optimal ZW 1. Le couple M a une valeur M1. Pendant le segment I de la phase de commutation, on ana-lyse le mode de fonctionnement instantané du moteur à combustion in-terne 10 et le cas échéant on prend la décision d'interrompre l'injection de carburant par les injecteurs 30 dans le premier sous-ensemble 14 de chambres de combustion 12 à un instant t2. Le second segment II de la phase de commutation commence à un instant t1 nettement avant l'instant t2 ; à l'instant t1 une valeur de consigne pour le remplissage d'air rl est relevée par un saut (courbe traits interrompus à la figure 2). Du car-burant est injecté par les injecteurs 30 et 32 dans les chambres de combustion du premier sous-ensemble 14 et du second sous-ensemble 16 à partir de l'instant t1 par une injection multiple par cycle de fonctionne-ment, par exemple une injection double. Cela est représenté par la barre de temps de référence 50 dans la figure 2. Avant l'instant t1 le carburant est injecté dans les chambres de combustion 12 du moteur à combustion interne 10 par une injection simple. Du fait de la modification par saut, de la valeur de consigne pour le remplissage d'air rl, les papillons d'étranglement 26 et 28 sont commandés en ouverture. Du fait du volume de la conduite d'aspiration 22, la valeur instantanée du remplissage d'air rl (courbe en traits inter- rompus dans la figure 2) ne suit l'augmentation par saut de la valeur de consigne, que par degré. En fonction de la modification pas à pas de la valeur instantanée du remplissage d'air rl des chambres de combustion 12, (figure 3), pendant le segment II de la phase de commutation, l'angle d'allumage ZW qui est à une valeur optimale ZW1, est décalé petit à petit vers le retard, jusqu'à une valeur ZW2 et ce, de telle sorte que le couple M délivré par le moteur à combustion interne 10 ne se modifie pas et reste essentiellement constant à la valeur Mi. De cette manière, pendant le segment II de la phase de commutation on obtient une réserve de couple . Lorsqu'à l'instant t2, l'injection de carburant par les injecteurs 30 dans le premier sous-ensemble 14 de chambres de combustion 12 est interrompue brutalement, l'angle d'allumage ZW est réglé de la valeur de retard ZW2 utilisée jusqu'à présent, vers la valeur optimale ZW1, dans le sens de l'avance. De cette manière, le couple, fourni par la combustion dans le second sous-ensemble 16 de chambres de combustion 12, augmente brutalement. On compense ainsi le couple perdu par la coupure de l'injection dans le premier sous-ensemble 14 de chambres de combustion 12, de sorte qu'à l'instant t2, le couple délivré par le moteur à combustion interne soit maintenu constant à la valeur M1. A l'instant t2 commence le troisième segment III de la phase de commutation dans lequel le moteur à combustion 10 travaille déjà en régime demi-moteur . Peu de temps après le début du troisième segment III, à un instant t3, on arrête la dou- ble injection 50. Lorsqu'on commute à nouveau du mode de fonctionnement demi-moteur au mode de fonctionnement moteur complet , on tra- vaille comme le montrent les figures 5 à 7 : dans ce cas également la phase de commutation correspondante dans laquelle on commute du mode de fonctionnement demi-moteur au mode de fonctionnement moteur complet se décompose en trois segments IV, V et VI. Dans le premier segment IV, la décision de reprendre l'injection de carburant par les injecteurs 30 dans la première quantité partielle 14 de chambres de combustion 12 est prise qu'à un instant t5. En fonction de la valeur M1 du couple M, pendant le segment IV, on détermine qu'à partir d'un instant t4 juste avant l'instant t5, les injecteurs 32 (et à partir de l'instant t5 éga- lement à travers les injecteurs 30), par cycle de travail, l'alimentation se fait par une injection multiple, par exemple une injection double, dans les chambres de combustion 12 d'au moins le second sous-ensemble 16 et ensuite également dans le premier sous-ensemble 14 (barre de temps 52 à la figure 5). Avant l'instant t4, le moteur à combustion interne travaille en régime demi-moteur avec injection simple du carburant par les injec- teurs 32 dans le second sous-ensemble 16 de chambres de combustion 12. A l'instant de commutation t5 à partir duquel le carburant est de nouveau injecté dans le premier sous-ensemble 14 de chambres de combustion 12, le remplissage d'air rl est abaissé par degrés vers une va-leur de consigne (courbe en pointillés à la figure 5). De plus, à l'instant t5, l'angle d'allumage ZW est réduit par degrés de la valeur optimale ZW1 à la valeur ZW2. On compense ainsi le couple supplémentaire fourni par la combustion à partir de l'instant t5 dans le premier sous-ensemble 14 de chambres de combustion 12. A la modification par degrés de la valeur de consigne pour le remplissage d'air rl, la valeur instantanée réagit (courbe en traits inter-rompu à la figure 5) à nouveau avec une décélération correspondante en fonction du volume d'air disponible dans les conduits d'aspiration 22 et 24. Avec la diminution de la valeur instantanée pour le remplissage d'air rl, l'angle d'allumage ZW est à nouveau poussé dans le sens de l'avance, à sa valeur ZW1. Le segment V commençant après l'instant t5 de la phase de commutation se termine à un instant t6 auquel la valeur instantanée du remplissage d'air rl atteint la valeur de consigne et auquel l'angle d'allumage ZW atteint à nouveau un angle d'allumage ZW1 optimal. Directement après la fin du segment V, la double injection 52 se termine à l'instant t7. Il est à noter que les doubles injections 50 et 52 comprennent une injection pendant la phase d'aspiration et une injection pendant la phase de compression du même cycle de travail de la chambre de combustion 12. Ainsi, la combustion dans les chambres de combustion 12 est stabilisée par un angle d'allumage ZW (valeur ZW2) dans le sens du retard. En même temps, la masse de carburant accumulée dans les chambres de combustion 12 sous la forme d'un film de paroi est plus faible lors d'une injection simple seulement pendant une phase d'aspiration. Cela diminue les émissions de fonctionnement du moteur à combustion interne 10.35

Claims

REVENDICATIONS

1 ) Procédé de gestion d'un moteur à combustion interne (10) avec plu-sieurs chambres à combustion (12) dans lequel l'alimentation en carburant dans au moins un sous-ensemble (14) des chambres de combustion (12) est momentanément interrompue, caractérisé en ce que le carburant est injecté directement et pendant une phase de commutation pour la coupure ou la reprise de l'injection de carburant il est injecté dans au moins un sous-ensemble (14) de chambres de combustion (12) au io moins de temps en temps par une injection multiple (50, 52) dans les chambres de combustion (12).

2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que 15 lors d'une injection multiple (50, 52), au moins une injection est faite pendant la phase d'aspiration et une autre, pendant la phase de compression du même cycle.

3 ) Procédé selon la revendication 1, 20 caractérisé en ce qu' avant la commutation (t2) pour une interruption de l'injection de carburant dans au moins un sous-ensemble (14) de chambres de combustion (12), on augmente (r12) le remplissage en air (ri) et on décale l'angle d'allumage (ZW) dans le sens du retard (ZW2) et qu'au début (il) ou pen- 25 dant l'augmentation du remplissage en air (ri) et du décalage de l'angle d'allumage (ZW), on commute d'une injection simple à une injection multiple (50).

4 ) Procédé selon la revendication 3, 30 caractérisé en ce que les injections multiples (50) sont arrêtées directement pendant ou après la commutation (t2) (t3).

5 ) Procédé selon l'une des revendications précédentes, 35 caractérisé en ce que pendant ou directement avant la commutation (t5) de reprise de l'injection de carburant dans au moins un sous-ensemble (14) des chambres de combustion (12) on commute (t4) de l'injection simple à l'injection multiple (52).

6 ) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu' après la commutation (t5) pour une reprise de l'injection de carburant dans au moins un sous-ensemble (14) des chambres de combustion (12), on diminue (dl) le remplissage d'air (ri) et on rattrape (ZW 1) le décalage en retard (ZW2) de l'angle d'allumage (ZW) et au moins avec la fin (t6) de la diminution et du rattrapage du réglage en retard, on commute (t7) de l'injection multiple (52) à l'injection simple.

7 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu' un angle de vilebrequin ou un instant (t 1, t4) de la commutation de l'injection simple à l'injection multiple (50, 52) dépend au moins directe-ment de tous les états de fonctionnement instantanés du moteur à combustion interne (10) en particulier de la charge actuelle (M).

8 ) Programme d'ordinateur, caractérisé en ce qu' il est programmé pour l'utilisation d'un procédé selon l'une des revendications précédentes.

9 ) Moyen de mémorisation électrique pour un dispositif de commande et/ou de régulation (48) d'un moteur à combustion interne (10), caractérisé en ce qu' on mémorise un programme d'ordinateur pour l'utilisation dans un procédé selon les revendications 1 à 7.

10 ) Dispositif de commande et/ou de régulation (48) pour un moteur à combustion interne (10), caractérisé en ce qu' il est programmé pour l'utilisation dans un procédé selon l'une des reven-35 dications 1 à 7.