FR2932846A1 - Procede et dispositif de determination de la composition d'un melange de carburants - Google Patents

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Abstract

Procédé et dispositif pour déterminer la composition d'un mélange de carburants formée d'un premier carburant et d'au moins un second carburant pour le fonctionnement d'un moteur à combustion interne. Le moteur comportant une installation de dosage de carburant et au moins une sonde de gaz d'échappement (10) installée dans le canal des gaz d'échappement du moteur. On détermine la composition du mélange de carburants à partir d'un signal dépendant différemment des composants des gaz d'échappement pour un courant de pompage (60) ou pour une variation de courant de pompage d'une cellule de pompage de la sonde des gaz d'échappement (10).

Description

1 Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé pour déterminer la composition d'un mélange de carburants formée d'un premier carburant et d'au moins un second carburant pour le fonctionnement d'un moteur à combustion interne, le moteur comportant une installation de dosage de carburant et au moins une sonde de gaz d'échappement installée dans le canal des gaz d'échappement du moteur. L'invention concerne également un dispositif pour déterminer la composition d'un mélange de carburants comprenant un premier et un second carburant pour le fonctionnement d'un moteur à combustion interne, dont le canal des gaz d'échappement a au moins une sonde de gaz d'échappement. Etat de la technique Les moteurs à combustion interne de type moteur à essence, fonctionnent de façon générale avec du carburant composé d'hydrocarbures provenant de carburants fossiles obtenus par raffinage de pétrole. A ce carburant, on ajoute de plus en plus des matières premières renouvelables à base de plantes, telles que de l'alcool et notamment de l'éthanol ou du méthanol selon des rapports de mélange variables. Aux Etats-Unis et en Europe, on utilise souvent un mélange de 75-85 % d'éthanol et de 15-25 % d'essence sous la référence commerciale E85. Les moteurs à combustion interne sont conçus pour fonctionner à la fois avec de l'essence pure et aussi avec des mélanges allant jusqu'au mélange E85 ; ce concept est appelé fonctionnement avec des carburants "Flex-Fuel". Pour assurer un fonctionnement peu coûteux et une faible émission de matières polluantes pour une même puissance élevée du moteur, il faut adapter les paramètres de fonctionnement du mode "Flex-Fuel" aux mélanges de carburants dont on dispose à tout moment. A titre d'exemple, un rapport stoechiométrique air/carburant correspond à 14,7 parties pondérales d'air par partie pondérale d'essence mais si l'on utilise de l'éthanol, il faut régler la teneur en air pour 9 parties pondérales. La coopération de capteurs détermine la composition instantanée du carburant avant l'instant de l'injection et la composition
2 instantanée des gaz d'échappement, c'est-à-dire la pression partielle d'oxygène dans les gaz d'échappement. Ces informations sont transmises à l'électronique de commande du moteur à combustion interne. A partir des données fournies par les capteurs, on optimise la combustion du moteur à combustion interne, notamment en réglant un rapport air/ carburant avantageux. Pour déterminer la composition du mélange de carburants, on utilise des capteurs pour différents types de carburants encore appelés capteurs de composition de carburant. Les capteurs de composition de carburants utilisent les propriétés différentes de l'alcool et de l'essence pour déterminer la composition du carburant. Ainsi, à titre d'exemple, l'éthanol est un solvant protique qui contient des ions hydrogènes et a une constante diélectrique importante dépendant de la teneur en eau. En revanche, l'essence est un solvant aprotique ayant une faible constante diélectrique. Les capteurs de type de carburant utilisent cette différence pour déterminer la composition du carburant à l'aide des caractéristiques diélectriques du mélange de carburants. D'autres capteurs de type de carburant utilisent la conductivité électrique différente ou les propriétés optiques différentes des carburants comme par exemple un indice de réfraction différent. Le document DE 41 12 574, décrit un système d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne selon lequel, on saisit l'état de fonctionnement du moteur et on commande la quantité de carburant fournie en fonction du résultat de cette saisie. Il est proposé un système d'alimentation en carburant comportant un moyen de saisie du type de carburant pour déterminer le type de carburant utilisé ainsi qu'un moyen de calcul pour calculer le rapport air/carburant théorique correspondant à ce type de carburant, en accord avec le résultat de la saisie fournie par le moyen de saisie de type de carburant ; on commande la quantité de carburant à fournir en utilisant le rapport théorique air/ carburant fourni par le moyen de calcul comme rapport de consigne air/carburant. On peut ainsi prévoir que le moyen de saisie du type de carburant saisisse le type de carburant en mesurant au moins l'indice de réfraction, les constantes diélectriques ou la chaleur molaire du carburant à l'état liquide.
3 Une détermination précise de la teneur en éthanol selon l'état de la technique est difficile car le mélange de carburants peut également contenir de l'eau. Il faut pour cela un capteur supplémentaire commandé de manière appropriée pour détecter l'éthanol. Ces capteurs d'éthanol sont coûteux et fragiles. Il est en outre connu que la caractéristique de sondes Lambda, planaires, à bande large dépend fortement de la masse moléculaire (m) des gaz riches qui pénètrent par diffusion et la constante de diffusion D est proportionnelle à la racine carrée de m (Physik Journal Nr. 5 - 2006, pages 33 à 38). De telles sondes à bande large sont par exemple décrites dans le document DE 102005061890 Al ainsi que dans le document DE 102005043414 Al. Le document DE 102005061890 Al décrit la structure d'une sonde Lambda à bande large pour laquelle, selon l'invention, dont la construction utilise certains éléments chimiques. Le document DE 102005043414 Al, décrit un procédé pour déterminer les composants des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne. Selon ce procédé, à partir du signal d'une sonde à bande large installée dans la veine des gaz d'échappement et du signal d'une sonde à variation brusque, installée dans la veine des gaz d'échappement, on peut déterminer la concentration des différents composants gazeux contenus dans les gaz d'échappement notamment celle d'au moins un composant des gaz d'échappement autre que l'oxygène. Ce document décrit également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un procédé et un dispositif permettant une analyse du carburant pour des mélanges "Flex-Fuel" en utilisant les fonctions d'une sonde de gaz d'échappement et permettant de remplacer les capteurs d'éthanol. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'on détermine la composition du mélange de carburants à partir d'un signal dépendant différemment des composants des gaz d'échappement pour un courant de pompage ou
4 pour une variation de courant de pompage d'une cellule de pompage de la sonde des gaz d'échappement. En particulier, les combustibles ou leurs composants imbrûlés sont oxydés au niveau de l'électrode extérieure ou de l'électrode de mesure de la sonde des gaz d'échappement ce qui influence le signal de sortie de la sonde des gaz d'échappement. Cela permet de différencier les carburants, par exemple l'alcool et l'essence, par leur comportement d'oxydation et leur cinétique d'oxydation et ainsi leur influence sur le signal de sortie fourni par la sonde des gaz d'échappement. Le signal de sortie de la sonde des gaz d'échappement permet de déterminer la composition du mélange de carburants. Ce moyen peut s'utiliser indépendamment de la température du moteur ou de l'état du moteur. Il est avantageux que la détermination de la composition du mélange de carburants puisse se faire dans les moteurs à combustion interne, modernes, à l'aide des sondes de gaz d'échappement déjà installées, de sorte qu'aucun composant ou capteur supplémentaire n'est nécessaire. Cela est avantageux pour simplifier l'installation et ainsi réduire son coût. Selon une variante préférentielle du procédé la sonde des gaz d'échappement reçoit au moins de temps en temps un mélange défini riche de carburants, pour une masse d'air connue et à partir du courant de pompage pour le débit massique d'air connu, la quantité de gaz riches connue et la température connue du moteur à combustion interne, on détermine la teneur en éthanol du carburant.
De telles excursions avec mélange riche sont déjà utilisées dans les moteurs à combustion interne pour le diagnostic ou dans le cas des moteurs Diesel pour régénérer les catalyseurs ou les filtres à particules. Elles peuvent servir à déterminer la composition du carburant. En fonction des composants contenus dans les gaz d'échappement, on aura un courant de pompage différent notamment pour À < 1 et on peut exploiter ce courant de pompage. L'eau, présente le cas échéant, n'est pas concernée car correspondant à un gaz inerte. Selon une variante préférentielle du procédé, on applique un mélange défini, de carburants riches, défini pour une masse d'air connue, selon des intervalles périodiques, c'est-à-dire de manière cadencée. En particulier, les composants pilotes CO et H2 contenus dans les gaz d'échappement, permettent de déterminer la composition 5 d'origine, correspondante, du carburant brûlé. On peut utiliser le rapport entre CO et H2 comme mesure de la composition relative du carburant. Les teneurs diffèrent suivant la composition du carburant. En pratique, on a une sensibilité qui se déplace entre les composants pilotes CO et H2. A partir de l'amplitude effective et en tenant compte du débit massique d'air et de la quantité à injecter, on conclut à la composition du carburant. Une variante préférentielle du procédé prévoit de fournir le mélange de carburants riches à l'aide de l'installation de dosage de carburant sous la forme d'une post-injection pour la sonde des gaz d'échappement. En particulier, il est avantageux de fournir des mélanges de carburants, riches, à un moteur froid, pendant la phase de chauffage du moteur. Dans le cas d'un moteur froid ou d'une conduite de gaz d'échappement froide, les composants imbrûlés et non partiellement oxydés peuvent arriver sur la sonde des gaz d'échappement ce qui augmente la sensibilité individuelle de la sonde des gaz d'échappement vis-à-vis des composants caractéristiques pour l'essence et l'éthanol. On peut également déterminer et comparer non seulement les composants pilotes CO et H2 des gaz d'échappement mais également les composants pilotes des hydrocarbures imbrûlés de l'essence et de l'éthanol. Pour cela, il suffit de connaître la quantité injectée en post-injection et assurer qu'elle est suffisante pour modifier de manière décisive la composition des gaz d'échappement à l'endroit où est installée la sonde des gaz d'échappement.
Sans nécessiter de composant supplémentaire et ni influencer le fonctionnement du moteur à combustion interne, on peut également fournir à la sonde des gaz d'échappement, du carburant imbrûlé en fournissant le mélange de carburants au moteur par l'installation de dosage de carburant lorsque le moteur est en mode de poussée. En particulier, dans le cas d'un moteur à combustion interne
6 à allumage commandé, pendant le mode de fonctionnement en poussée, il n'y a pas d'allumage si bien que le carburant ou le mélange de carburants traverse la chambre de combustion sans être brûlé. Ainsi, de préférence, pendant l'alimentation en carburant au cours du mode de poussée du moteur, on ouvre le volet d'étranglement pour refroidir le moteur. De telles injections d'essais sont utilisées par exemple également pour le calibrage en poussée, des injecteurs de moteurs Diesel. De même, en cas de post-injection, le carburant peut passer sans être brûlé et servir à la régénération d'un catalyseur par oxydation.
Une variante du procédé prévoit de déterminer la teneur en hydrogène par la variation du courant de pompage pour des pressions différentes des gaz d'échappement. On utilise le fait que la longueur de parcours libre, moyen, d'un gaz dépend de sa masse et le rapport entre les phases gazeuses et la diffusion de Knudsen est une fonction des rapports de masses moléculaires pour un coefficient Lambda défini. La réaction du courant du capteur à des variations périodiques de pression des gaz d'échappement dépend des caractéristiques aérauliques des molécules de gaz et ainsi des masses moléculaires qui varient selon la composition du carburant ou la composition des gaz d'échappement. Cela permet de prévoir, selon une autre variante du procédé, que pour des variations périodiques de la pression pour un coefficient Lambda connu et des amplitudes de pression connues, on détermine la teneur relative en hydrogène à partir de l'amplitude du courant de pompage ou de son déphasage par rapport aux variations de pression. Dans le cas d'un mélange riche à forte teneur en carbone, on obtient plus de CO2 de sorte que l'augmentation de la section de dispersion du gaz vecteur est supérieure à celle d'une forte teneur en hydrogène. La courbure de la caractéristique de mélange riche augmente ainsi. De plus, l'entrée de gaz pour les impulsions de pression diminue pour les grosses molécules car la viscosité augmente. L'éjection supplémentaire engendrée par le gaz inerte dans la plage riche diminue en outre la dépendance dynamique vis-à-vis de la pression.
7 Une oxydation catalytique aussi lente que possible du carburant imbrûlé sur l'électrode extérieure ou l'électrode de mesure de la sonde des gaz d'échappement donne une plus grande fiabilité et une plus grande précision des mesures pour déterminer la composition du mélange de carburants à l'aide du signal de sortie de la sonde des gaz d'échappement. On peut ainsi déterminer la variation du courant de pompage pour des températures de capteur réglées différemment. Une diminution de la température de la sonde des gaz d'échappement et ainsi de l'électrode extérieure ou de l'électrode de mesure se traduit par exemple par une réduction de la vitesse d'oxydation des composants du carburant. La comparaison des valeurs de mesure pour des températures de capteur différentes peut augmenter la précision de la détermination de la composition du carburant. Une diminution au moins de temps en temps et/ou périodique de la température de l'électrode extérieure combinée à une surface de platine, complémentaire sur l'électrode extérieure pour la pré-catalyse permettent d'augmenter la sensibilité de la sonde des gaz d'échappement. Une autre variante du procédé prévoit de réguler la sonde des gaz d'échappement et sa cellule de pompage sur un coefficient Lambda tel que À 1, en commandant le dosage du carburant pour que le courant de pompage revienne pratiquement à zéro pour une tension de pompage positive (environ 600 mV) ; ensuite, pour une dose d'injection inchangée, on détermine la tension de Nernst et on la compare à la tension de Nernst pour le coefficient Lambda À = 1. La valeur précise du coefficient Lambda qui s'établit, se détermine à partir des propriétés de diffusion d'une barrière de diffusion de la sonde des gaz d'échappement, laissant diffuser l'hydrogène et l'oxygène à des vitesses différentes. La tension de Nernst, mesurée pour un tel coefficient Lambda est déterminée par les constantes de diffusion d'une couche protectrice extérieure de la sonde des gaz d'échappement. Comme la couche protectrice extérieure sépare différemment l'hydrogène et l'oxygène par rapport à la barrière de diffusion de la sonde des gaz d'échappement, il s'établit une tension qui ne correspond
8 pas exactement à un coefficient Lambda tel que À = 1, mais en diffère selon le type de gaz riche. Le but de l'invention est également atteint par un dispositif, caractérisé en ce que la sonde de gaz d'échappement est une sonde Lambda à bande large installée à proximité du moteur en amont du premier catalyseur dans le sens de passage de la veine de gaz d'échappement, et la sonde des gaz d'échappement reçoit au moins de temps en temps un mélange défini de carburants riches, définis. Les sondes Lambda à bande large sont déjà utilisées de manière très répandue actuellement, dans les conduits de gaz d'échappement des moteurs à combustion interne. Une telle sonde à gaz d'échappement a un courant de pompage ou une variation de courant de pompage dépendant de l'un des composants des gaz d'échappement et de sa teneur dans les gaz d'échappement ; ainsi avec un circuit et une exploitation appropriée du courant de pompage ou de la variation de courant de pompage dans une unité de commande, elle permet de déterminer la composition du mélange de carburants sans utiliser de capteurs supplémentaires. Le procédé et/ou le dispositif peuvent s'appliquer de façon très économique pour déterminer la composition d'un mélange de carburants essence/éthanol et/ou d'un mélange de carburants essence/méthanol et/ou un mélange de carburants essence/éthanol/méthanol dans des moteurs à combustion interne alimentés en carburants renouvelables du type défini ci-dessus.
La précision de la détermination de la composition du mélange de carburants à l'aide des capteurs de gaz d'échappement dépend de différents paramètres, entre autres du capteur de gaz utilisé. Déjà une précision supérieure à 30 % peut s'utiliser comme indice complémentaire dans les algorithmes des programmes déterminant actuellement la composition des mélanges de carburants selon différents procédés. Une précision supérieure à 10 %, permet de remplacer complètement un capteur d'éthanol de moindre qualité ; une précision supérieure à 5 % permet de remplacer un capteur d'éthanol très précis selon l'état de la technique. C'est pourquoi, la détermination de la composition du mélange de carburant se fait exclusivement à
9 partir du signal de la sonde des gaz d'échappement ou d'une combinaison avec d'autres procédés pour déterminer la composition du mélange de carburant. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins annexés dans lesquels : - les figures la et lb sont une vue schématique d'une sonde Lambda à bande large comme sonde de gaz d'échappement pour des 10 compositions différentes des gaz d'échappement, et - la figure 2 montre un diagramme de la relation entre la teneur en oxygène des gaz d'échappement et le courant de pompage de la sonde des gaz d'échappement pour différents composants des gaz d'échappement. 15 Description d'un mode de réalisation de l'invention Les figures la et lb montrent schématiquement une sonde de gaz d'échappement 10 réalisée sous la forme d'une sonde Lambda à bande large, pour un gaz d'échappement riche 20 (figure la) et un gaz d'échappement pauvre 30 (figure lb). 20 La sonde des gaz d'échappement 10 est installée à proximité du moteur à combustion interne dans son canal ou conduite de gaz d'échappement, en amont du catalyseur selon le sens de passage des gaz d'échappement. Le moteur à combustion interne comporte un canal ou conduite d'admission équipé d'un débitmètre massique d'air 25 qui détermine la masse d'air alimentant le moteur à combustion interne. Directement en amont du moteur à combustion interne, il y a une installation de dosage de carburant. L'installation de dosage de carburant permet d'alimenter le moteur à combustion interne avec une quantité définie d'un mélange de carburant. Le moteur à combustion 30 interne peut être un moteur à essence fonctionnant en mode "Flex-Fuel", utilisant des mélanges de carburants comprenant de l'essence et de l'alcool ou du méthanol. Le mélange de carburants est injecté directement dans le canal d'admission en amont des soupapes d'admission du moteur à combustion interne pour alimenter le moteur 35 avec l'air comburant aspiré.
10 La sonde des gaz d'échappement 10 comprend une cellule de pompage ayant une électrode extérieure 12 ainsi qu'une électrode intérieure 17 et une cellule de Nernst (encore appelée cellule de capteur) avec une électrode de mesure 18 et une électrode de référence 19. La sonde des gaz d'échappement 10 est en général réalisée en technique planaire et comprend plusieurs couches d'électrolytes solides 11. Il est en outre prévu un dispositif de chauffage (non représenté aux figures) intégré dans une isolation pour chauffer l'élément de capteur. Les gaz d'échappement 20, 30 peuvent arriver à travers une ouverture 14 sous la forme d'un perçage en passant par une barrière de diffusion 15 dans une chambre de mesure 16. La chambre de mesure 16 comporte l'électrode intérieure 17 de la cellule de pompage et l'électrode de mesure 18 de la cellule de Nernst.
L'électrode extérieure du côté extérieur de la sonde des gaz 30 d'échappement 10, non tournée vers les gaz d'échappement 20, comporte une couche protectrice 13. L'électrode de référence 13 est installée dans un canal d'air de référence rempli de l'air ambiant. La cellule de Nernst mesure la différence de potentiel, c'est-à-dire la tension de Nernst 70 entre l'électrode de mesure 18 et l'électrode de référence 19. La cellule de pompage est mise à une tension appliquée de l'extérieur. Cette tension génère un courant appelé courant de pompage 60 qui transporte les ions d'oxygène en fonction de la polarité. Une boucle électronique de régulation fait que la cellule de pompage fournit au volume de gaz d'échappement en contact avec la barrière de diffusion 15 dans la chambre de mesure 16, toujours exactement autant d'oxygène sous la forme d'ions 02- (fourniture positive ou négative) pour que le coefficient Lambda prenne une valeur À = 1 dans la chambre de mesure 16 ; pour des gaz d'échappement pauvres 30 (avec un excédent d'air), l'oxygène est pompé et pour des gaz d'échappement riches 20, en revanche, on fournit de l'oxygène. Le courant de pompage 60 qui se règle dans la boucle de pompage dépend du coefficient d'air Lambda du gaz d'échappement et constitue le signal de sortie de la sonde Lambda à bande large. Dans le cas de gaz d'échappement maigres 20 avec des composants pilotes surtout 02 et
11 NO, le courant de pompage sera positif et dans le cas de gaz d'échappement 30, riches avec des composants CO, H2 et HC (hydrocarbures) il sera négatif. Le courant de pompage 60 dépend en première ligne du coefficient d'air À des gaz d'échappement ; ce coefficient d'air dépend également de la composition des gaz d'échappement car il est influencé différemment pour un même coefficient À. Cette influence est fondée sur des coefficients de diffusion différents au niveau de la barrière de diffusion 15 pour des composants déterminés des gaz d'échappement.
En particulier, dans la plage riche, l'influence du rapport entre Co et H2 dépend directement de la composition du carburant. La figure 2 montre un diagramme avec la relation entre la teneur en oxygène des gaz d'échappement et le courant de pompage 60 de la sonde à bande large utilisée comme sonde de gaz d'échappement 10 pour différents composants des gaz d'échappement. Le courant de pompage 60 est représenté en fonction du pourcentage de la teneur en oxygène 40 pour des gaz d'échappement maigres 30 et du déficit en oxygène 50 en pourcentage pour des gaz d'échappement riches 20 ainsi que le coefficient Lambda 80 qui en résulte ; dans le diagramme représenté, le coefficient Lambda se situe entre environ À 0,5 (mélange extrêmement riche) et À 20 (mélange extrêmement pauvre). Les différentes courbes caractéristiques 90 correspondent aux tracés pour des composants pilotes différents. Dans la plage des gaz d'échappement maigres, on a représenté uniquement la courbe caractéristique (02) 91, dans le premier cadran du diagramme, c'est-à-dire pour un courant de pompage 60 positif et un excédent d'oxygène ou une teneur en oxygène 40 mesurée en pourcentage. Dans la plage des gaz d'échappement riches 20 et du courant de pompage négatif 60, (c'est-à-dire dans le troisième cadran du diagramme), on a représenté les courbes caractéristiques pour les composants CO, H2, CH4 et C3H6 92, 93, 94, 95 qui se distinguent de manière significative et peuvent ainsi être exploités. Selon l'invention, pour déterminer la composition du mélange de gaz d'échappement, on peut prévoir que la sonde des gaz d'échappement 10 reçoive, de temps à autre une partie du mélange de
12 gaz d'échappement riches sous la forme d'un mélange de carburant en partie imbrûlé et en partie brûlé. La détermination de la composition du carburant se fait pendant des phases de diagnostic particulières, par exemple au cours des phases de poussée (poussée inertielle) du moteur à combustion interne ou au cours de la phase de chauffage du moteur à combustion interne, sous la forme d'une post-injection que l'on distingue dans le courant de pompage 60 par l'utilisation de mélanges de carburants ayant des compositions différentes. La variation du courant de pompage 60 peut s'exploiter par rapport à une référence connue. Pour déterminer la composition du mélange de carburants fournis, on peut également présélectionner des sondes Lambda à large bande avec des températures plus faibles pour la sonde des gaz d'échappement 10. Les plages de températures comprises entre 550°C et 700°C et 400°C et/ou 550°C, conviennent parfaitement. Le procédé facilite et permet la détermination précise et fiable de la composition d'un mélange de carburants d'un moteur à combustion interne fonctionnant en mode "Flex-Fuel", avec les composants existants. Il permet notamment d'utiliser une sonde Lambda à bande large et n'a besoin d'aucun capteur supplémentaire qui entraînerait un coût supplémentaire.25

Claims (1)

  1. REVENDICATIONS1 °) Procédé pour déterminer la composition d'un mélange de carburants formée d'un premier carburant et d'au moins un second carburant pour le fonctionnement d'un moteur à combustion interne, le moteur comportant une installation de dosage de carburant et au moins une sonde de gaz d'échappement (10) installée dans le canal des gaz d'échappement du moteur, caractérisé en ce qu' on détermine la composition du mélange de carburants à partir d'un signal dépendant différemment des composants des gaz d'échappement pour un courant de pompage (60) ou pour une variation de courant de pompage d'une cellule de pompage de la sonde des gaz d'échappement (10). 2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la sonde des gaz d'échappement (10) reçoit au moins de temps en temps un mélange défini riche de carburants, pour une masse d'air connue et à partir du courant de pompage (60) pour le débit massique d'air connu, la quantité de gaz riches connue et la température connue du moteur à combustion interne, on détermine la teneur en éthanol du carburant. 3°) Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu' à des intervalles périodiques on fournit un mélange défini riche de carburants, pour une masse d'air connue. 4°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' en fonction des composants pilotes CO et H2 contenus dans les gaz d'échappement, on détermine la composition relative, d'origine du carburant brûlé. 5°) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu' 14 on utilise le rapport entre CO et H2 comme mesure de la composition relative du carburant. 6°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on fournit le mélange riche de carburants par une installation de dosage de carburant sous la forme d'une post-injection ou pendant le mode de fonctionnement en poussée du moteur à combustion interne, à la sonde de gaz d'échappement (10). 7°) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu' on fournit le mélange riche de carburants lorsque le moteur est froid, au cours de la phase de chauffage du moteur à combustion interne. 8°) Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu' en plus des composants pilotes CO et H2 des gaz d'échappement, on détermine également les composants pilotes des hydrocarbures imbrûlés d'essence et d'éthanol et on les compare. 9°) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu' on ouvre le volet d'étranglement pendant que l'on fournit le carburant au cours du mode de fonctionnement en poussée du moteur à combustion interne. 10°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détermine la teneur en hydrogène par la variation du courant de pompage (60) pour des pressions différentes des gaz d'échappement. 11 °) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' 15 on détermine les variations périodiques de pression pour une valeur connue du coefficient Lambda et des amplitudes de pression connues à partir de l'amplitude du courant de pompage (60) ou à partir de son déphasage par rapport aux variations de pression de la teneur relative en hydrogène. 12°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détermine la variation de courant de pompage pour des réglages différents de température du capteur. 13°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on régule la sonde Lambda (10) et sa cellule de pompage sur un coefficient Lambda (80), À 1, en commandant le dosage du carburant pour que le courant de pompage (60) revienne à zéro pour une tension de pompage positive et qu'ensuite, pour une même quantité injectée, on détermine la tension de Nernst (70) et on compare à la tension de Nernst (70) pour un coefficient Lambda (80) tel que À = 1. 14°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la sonde Lambda (10) est une sonde Lambda à bande large. 15°) Dispositif pour déterminer la composition d'un mélange de carburants comprenant un premier et un second carburant pour le fonctionnement d'un moteur à combustion interne, dont le canal des gaz d'échappement a au moins une sonde de gaz d'échappement (10), caractérisé en ce que la sonde de gaz d'échappement (10) est une sonde Lambda à bande large installée à proximité du moteur en amont du premier catalyseur dans le sens de passage de la veine de gaz d'échappement, et la sonde des gaz d'échappement (10) reçoit au moins de temps en temps un mélange défini de carburants riches.35 16 16°) Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que la sonde de gaz d'échappement (10) a un courant de pompage (60) dépendant différemment des composants des gaz d'échappement et de leur teneur dans les gaz d'échappement ou encore il présente une variation de courant de pompage. 17°) Application du procédé selon les revendications 1 à 14 et/ou application du dispositif selon les revendications 15 et 16 pour déterminer la composition d'un mélange de carburants essence/éthanol et/ou d'un mélange de carburants essence/méthanol et/ou d'un mélange de carburants essence et/ou éthanol/méthanol dans un moteur à combustion interne pour des carburants renouvelables. 20
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010033336B4 (de) 2010-08-04 2013-01-17 Audi Ag Verfahren zum Regeln der Zusammensetzung des Abgases einer Brennkraftmaschine
DE102011005134B4 (de) 2011-03-04 2023-03-30 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Bestimmen eines Gehalts an Alkohol in einem Kraftstoffgemisch
DE102018104258B4 (de) * 2018-02-26 2021-03-25 Man Truck & Bus Se Technik zur Kraftstoffbestimmung
GB2592561A (en) * 2019-12-20 2021-09-08 Univ Loughborough Determining a proportion of hydrogen in a mixture of hydrogen and natural gas
DE102022101084B3 (de) 2022-01-18 2023-05-25 Audi Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie entsprechende Antriebseinrichtung

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4112574C2 (de) 1990-04-17 1994-06-09 Hitachi Ltd Kraftstoff-Zuführsysteme für Brennkraftmaschinen
DE102005043414A1 (de) 2005-09-13 2007-03-15 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Gaskomponenten im Abgas eines Verbrennungsmotors
DE102005061890A1 (de) 2005-12-23 2007-06-28 Robert Bosch Gmbh Sensorelement zur Bestimmung eines Gasanteils in einem Messgas sowie Verfahren zur Herstellung eines derartigen Sensorelements

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