FR2981988A1

FR2981988A1 - Procede d'injection d'essence dans un cylindre d'un moteur thermique

Info

Publication number: FR2981988A1
Application number: FR1159909A
Authority: FR
Inventors: Sebastien Potteau; Benjamin Albertin
Original assignee: Valeo Systemes de Controle Moteur SAS
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2011-11-02
Filing date: 2011-11-02
Publication date: 2013-05-03
Anticipated expiration: 2031-11-02
Also published as: FR2981988B1

Abstract

Procédé d'injection d'essence dans un cylindre d'un moteur thermique fonctionnant par cycle, chaque cycle comprenant une combustion d'un mélange air/essence, procédé dans lequel lors d'au moins un cycle : - on injecte de l'essence dans le cylindre avant la combustion du mélange air/essence, et - on injecte de façon additionnelle de l'essence dans le cylindre au moins pendant tout ou partie de la combustion du mélange air/essence.

Description

Procédé d'injection d'essence dans un cylindre d'un moteur thermique La présente invention concerne l'injection d'essence dans un cylindre d'un moteur thermique. Il s'agit par exemple d'un moteur thermique à essence à quatre temps, chaque cycle de fonctionnement du cylindre comprenant alors de façon bien connue une phase d'admission, une phase de compression, une phase de détente et une phase d'échappement. L'invention n'est cependant pas limitée à un moteur à quatre temps. Lors de chaque cycle du moteur thermique, une combustion d'un mélange air/essence se produit. Au sens de la présente demande, l'air correspond aussi bien à de l'air pur qu'à un mélange gazeux comprenant par exemple des gaz d'échappement recyclés (EGR en anglais). Toujours au sens de la présente demande, l'essence peut être de l'essence pure ou non. Des résidus de combustion restent dans le cylindre et ces résidus peuvent venir s'agglomérer contre le ou les orifices du nez de l'injecteur par lesquels l'essence est injectée dans le cylindre. Une trop grande quantité de ces résidus peut réduire la taille des orifices et affecter ainsi le débit de l'essence injectée. En outre, la perméabilité de l'injecteur peut être réduite du fait du bouchage partiel ou non du ou des orifices d'injection par les résidus. Il existe ainsi un besoin pour remédier aux inconvénients ci-dessus de façon simple, peu coûteuse et efficace.

L'invention a pour but de répondre à ce besoin et elle y parvient à l'aide d'un procédé d'injection d'essence dans un cylindre d'un moteur thermique fonctionnant par cycle, chaque cycle comprenant une combustion d'un mélange air/essence, procédé dans lequel lors d'au moins un cycle : on injecte de l'essence dans le cylindre avant la combustion du mélange air/essence, et on injecte de façon additionnelle de l'essence dans le cylindre au moins pendant tout ou partie de la combustion du mélange air/essence. Selon le procédé ci-dessus, une injection additionnelle d'essence est effectuée au moins pendant tout ou partie de la combustion du mélange air/essence. Lors de cette injection additionnelle, la température dans le cylindre est, du fait de la combustion, supérieure à celle régnant lors de l'injection d'essence avant la combustion. Le nez du ou des injecteurs est ainsi à une température plus élevée et la traversée du ou des orifices de ce nez par de l'essence permet de déboucher en tout ou partie ces orifices. Le procédé ci-dessus permet ainsi un nettoyage du nez du ou des injecteurs d'essence dans le cylindre sans ajout d'une structure supplémentaire et dédiée pour ce faire. Le procédé ci-dessus n'implique pas ou peu de modifications du moteur et n'est as i dans le cylindre. p ntrusif La quantité d'essence injectée lors de l'injection additionnelle peut être inférieure à la quantité d'essence injectée avant la combustion. La quantité d'essence injectée lors de l'injection additionnelle est notamment inférieure ou égale à 10% de la quantité d'essence injectée avant la combustion. L'essence injectée lors de l'injection additionnelle tégn'étant pas destinée à être brûlée pour assurer la propulsion d'un véhicule auquel est intégré le moteur, il est souhaitable de réduire sa quantité pour économiser l'essence et réduire les émissions polluantes. L'injection additionnelle d'essence dans le cylindre se fait au moins pendant tout ou partie de la combustion du mélange air/essence, c'est-à-dire que cette additionnelle peut : injection être effectuée exclusivement pendant une partie de la combustion du mélange air/essence, être effectuée exclusivement pendant la totalité de la combustion du mélange air/essence, g être effectuée en partie pendant une partie de la combustion du mélange air/essence et en partie après ladite combustion, ou être effectuée en partie pendant toute la combustion du mélange air/essence et en partie après ladite combustion.

Le moment auquel l'injection additionnelle est déclenchée peut être déterminé en fonction de la température dans le cylindre. Le profil de l'évolution de la température dans le cylindre est par exemple connu et un capteur de la température dans le cylindre peut être utilisé. La comparaison entre la température mesurée par le capteur et ledit profil peut permettre que l'injection additionnelle d'essence ait lieu au moment le plus propice, notamment autour de la valeur de température maximale dans le cylindre.

D'autres façons pour déterminer le moment de déclenchement de l'injection additionnelle, par exemple au bout d'une durée prédéfinie écoulée depuis l'allumage de la bougie, sont possibles. Lorsque le moteur est à pistons, l'injection additionnelle peut être effectuée une fois que le piston a franchi le point mort haut. L'invention n'est cependant pas limitée à un moteur à pistons, s'appliquant également aux moteurs rotatifs. Lors du cycle, l'injection additionnelle peut se faire de façon continue. La durée de l'injection d'essence avant la combustion peut être supérieure à la durée de l'injection additionnelle d'essence. Lors d'une succession de N cycles, le nombre n de cycles lors desquels on injecte de l'essence dans le cylindre avant la combustion du mélange air/essence et on effectue en outre l'injection additionnelle d'essence dans le cylindre peut être strictement inférieur à N.

Les N-n cycles restant de la succession de cycles peuvent être dépourvus d'injection additionnelle d'essence. Lors de certains cycles, l'injection additionnelle d'essence peut avoir lieu alors qu'aucune combustion n'a lieu lors de ces cycles. Selon un premier mode de mise en oeuvre de l'invention, le procédé peut comporter l'étape selon laquelle on détermine avant d'effectuer l'injection additionnelle une information représentative du débit d'essence injecté par l'injecteur avant la combustion. L'injection avant la combustion dont on détermine le débit peut être celle du cycle en question ou celle d'un cycle précédent. Cette étape de détermination préalable du débit d'essence injecté avant la combustion peut permettre de vérifier que les performances de l'injecteur nécessitent qu'une injection additionnelle, consommatrice d'essence, ait lieu. Le débit d'essence injectée peut être comparé à un seuil prédéterminé. Lorsque le débit d'essence injectée est inférieur à ce seuil, l'injection additionnelle peut être déclenchée. La valeur du seuil peut être fixe, étant définie une fois pour toutes. En variante, cette valeur du seuil peut être modifiée en fonction de paramètres internes ou externes au moteur. Ces paramètres sont par exemple l'un au moins parmi : le régime moteur, la température de l'essence, la nature de l'essence, par exemple le pourcentage d'alcool qu'elle contient, la pression de l'essence et le temps de commande de l'injecteur.

La valeur du seuil est par exemple déterminée de façon dynamique par l'unité de contrôle moteur. Selon ce premier mode de mise en oeuvre de l'invention, l'injection additionnelle d'essence vise à remédier à un débit insuffisant d'essence injectée par l'injecteur.

Selon un deuxième mode de mise en oeuvre de l'invention, l'injection additionnelle d'essence est effectuée de façon périodique au bout d'un nombre prédéfini de cycles. Le nombre prédéfini de cycles définissant la période de l'injection additionnelle est par exemple compris entre 30 000 et 30 050. La période de l'injection additionnelle est par exemple fixe, étant définie une fois pour toutes. En variante, cette période peut varier. La fréquence à laquelle est effectuée l'injection additionnelle peut être augmentée ou réduite en fonction de paramètres internes ou externes au moteur. Il s'agit par exemple d'un paramètre représentatif de l'encrassement de l'injecteur. L'encrassement de l'injecteur peut être lié au régime moteur et à la charge moteur. La valeur obtenue en intégrant le temps passé à chaque point moteur pondéré par le paramètre représentatif de l'encrassement de l'injecteur peut être comparée à une valeur seuil qui est fonction du régime moteur et/ou de la charge moteur. Selon le résultat de cette comparaison, l'injection additionnelle peut être déclenchée. .La période de l'injection additionnelle peut alors être fixée dynamiquement, par exemple par l'unité de contrôle moteur. Selon ce deuxième mode de mise en oeuvre de l'invention, l'injection additionnelle vise à prévenir une baisse du débit d'injection plutôt que la corriger. Selon un troisième mode de mise en oeuvre de l'invention, le premier et le deuxième mode ci-dessus peuvent être combinés, c'est-à-dire que l'injection additionnelle après la combustion peut être effectuée de façon périodique ou après mesure du débit d'essence injecté avant la combustion et comparaison entre ce débit mesuré et un seuil prédéfini. Le moteur est avantageusement un moteur étant un moteur à injection directe, c'est-à- dire que l'essence est injectée directement dans le cylindre où elle est mélangée à l'air, contrairement au cas où le mélange entre l'essence et l'air a lieu dans la ligne d'admission du moteur. Le moteur peut être un moteur à quatre temps et l'injection d'essence avant la combustion peut être effectuée pendant la phase d'admission et/ou la phase de compression et l'injection additionnelle d'essence peut être effectuée pendant la phase de détente et/ou la phase d'échappement. L'injection d'essence avant la combustion peut être effectuée lors d'une partie de la phase d'admission et lors d'une partie de la phase de compression et l'injection additionnelle d'essence peut être effectuée lors d'une partie de la phase de détente et lors d'une partie de la phase d'échappement. Le moteur thermique peut être intégré à un véhicule à traction purement thermique ou à un véhicule à traction hybride. Le procédé peut être étendu à tous les cylindres d'un moteur thermique. Le cas échéant des quantités différentes d'essence peuvent être injectées dans des cylindres différents lors de l'injection additionnelle dans chaque cylindre. Le procédé peut être utilisé pour des cylindres dont les soupapes d'admission et/ou d'échappement sont actionnées électromagnétiquement ou hydrauliquement, le déplacement de ces soupapes étant lié ou non au mouvement de came(s).

L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'exemples non limitatifs de mise en oeuvre de celle-ci et à l'examen du dessin annexé sur lequel : la figure 1 représente de façon schématique un cylindre d'un moteur thermique dans lequel le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre , la figure 2 représente l'évolution de la température dans le cylindre de la figure 1 lors d'un cycle de fonctionnement, et les figures 3 et 4 illustrent sous forme de schémas blocs deux modes de mise en oeuvre du procédé selon l'invention. On a représenté à la figure 1 une partie d'un moteur thermique dans lequel peut être mis en oeuvre le procédé selon l'invention. De façon connue, la partie du moteur représentée sur la figure 1 comprend un cylindre 1 défroissant une chambre de combustion pour un mélange air/essence, des soupapes d'admission 2 et d'échappement 3. Dans l'exemple représenté, le moteur thermique est un moteur à quatre temps et comprend un piston 5 mais l'invention n'est pas limitée à un tel exemple. Le cylindre 1 est associé à une bougie d'allumage 7 et à un injecteur d'essence. Dans l'exemple représenté, le cylindre 1 est à injection directe, c'est-à-dire que l'injection d'essence est effectuée directement dans le cylindre 1 par l'injecteur.

Dans l'exemple considéré, l'essence dont le mélange avec l'air est destiné à être brûlé pour assurer la propulsion du véhicule auquel est intégré le moteur est injectée par l'injecteur une première fois 15 pendant la phase d'admission et/ou pendant la phase de compression du cycle de fonctionnement du cylindre 1. Comme on peut le voir sur la figure 2, le procédé selon l'invention met en oeuvre une injection additionnelle 16 d'essence. Cette injection additionnelle 16 est effectuée par l'injecteur et, dans l'exemple décrit, après que le piston 5 a franchi le point mort haut. Comme on peut le voir sur la figure 2, l'injection additionnelle 16 est effectuée à cheval sur la phase de détente et la phase d'échappement du cycle. Comme représenté sur la figure 2, cette injection additionnelle 16 peut être effectuée lors de la combustion du mélange air/essence, après l'allumage 17 de la bougie 7. De ce fait, la température dans le cylindre est bien plus élevée lors de l'injection additionnelle 16 que lors de l'injection 15 qui est antérieure à la combustion. Dans l'exemple considéré, l'injection 15 effectuée avant la combustion s'effectue en une seule fois. Il en est de même de l'injection additionnelle 16. La durée de l'injection additionnelle 16 est inférieure à la durée de l'injection 15 avant la combustion dans l'exemple représenté. L'injection additionnelle 16 est par exemple déclenchée grâce à une mesure de la température et à la comparaison de la valeur mesurée avec le profil de la température dans le cylindre lors d'un cycle de fonctionnement. Dans l'exemple de la figure 2, l'injection additionnelle 16 est déclenchée de manière à avoir lieu lorsque la température dans le cylindre est autour de sa valeur maximale. La quantité d'essence injectée lors de l'injection additionnelle 16 est de préférence inférieure à celle injectée avant la combustion. Dans l'exemple considéré, l'essence injectée lors de l'injection additionnelle 16 représente au plus de 10% de la quantité d'essence injectée avant la combustion.

On va maintenant décrire en référence aux figures 3 et 4 deux modes de mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Dans le mode de mise en oeuvre représenté à la figure 3, lors d'une étape 20, une mesure du débit d'essence injectée par l'injecteur lors de l'injection 15 avant la combustion peut être effectuée lors du cycle en cours ou lors d'un cycle précédent.

Lors d'une étape 21, cette mesure de débit est comparée à une valeur seuil. Lorsque le débit mesuré est inférieur au seuil, l'injecteur n'injecte pas suffisamment d'essence dans le cylindre et une étape 22 correspondant à l'injection additionnelle 16 décrite ci-dessus est effectuée. A l'issue de cette étape 22, une étape d'attente 23 a lieu avant de revenir à l'étape 20. Lorsque le débit mesuré est supérieur au seuil, aucune injection additionnelle n'a lieu et l'étape 23 est effectuée.

Le cas échéant, l'étape 23 peut inclure une mise à jour de la valeur du seuil, par exemple par l'unité de contrôle moteur. Selon ce mode de mise en oeuvre, l'injection additionnelle 16 est conditionnée par la valeur du débit d'essence injectée par l'injecteur lors de l'injection 15 effectuée avant la combustion.

Dans le mode de mise en oeuvre représenté à la figure 4, lors d'une étape 30, un relevé de la valeur d'un compteur recensant le nombre de cycles effectués lors de la dernière injection additionnelle 16 peut être effectué. Lors d'une étape 31, cette valeur du compteur est comparée à une valeur seuil. Lorsque la valeur du compteur est égale au seuil, l'injecteur effectue l'injection additionnelle 16 décrite ci-dessus lors d'une étape 32. A l'issue de cette étape 32, une étape d'attente 33 a lieu avant de revenir à l'étape 30. Lorsque la valeur du compteur est inférieure au seuil prédéfmi, aucune injection additionnelle n'a lieu et l'étape d'attente 33 est directement effectuée. L'étape 33 peut comprendre la mise à jour, notamment par l'unité de contrôle moteur, de la valeur seuil. Selon ce deuxième mode de mise en oeuvre, l'injection additionnelle 16 est effectuée de façon périodique au bout d'un nombre prédéfini de cycles depuis la dernière injection additionnelle. L'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits.

En particulier, selon le premier mode de mise en oeuvre décrit précédemment, d'autres grandeurs que le débit de l'essence injectée peuvent être utilisées pour déterminer la quantité d'essence injectée avant la combustion, par exemple la masse d'essence. L'invention permet ainsi, en injectant de l'essence de façon additionnelle au moins pendant tout ou partie de la combustion que cette injection nettoie les résidus des combustions survenues lors des cycles précédents et qui obturent en tout ou partie le ou les orifices de l'injecteur par lesquels s'effectue l'injection d'essence dans le cylindre 1. L'expression « comportant un » doit être comprise comme signifiant « comportant au moins un », sauf lorsque le contraire est spécifié.

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé d'injection d'essence fonctionnant par cycle, chaque dans un cylindre (1) d'un moteur thermique air/essence, procédé dans lequel, cycle comprenant une combustion d'un mélange lors d'au moins un cycle : on injecte de l'essence dans 1 e cylindre (1) avant la combustion du mélange air/essence, et on injecte de façon additionnelle de l'essence au moins pendant tout ou partie de la combustion du mélange air/essence.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la quantité d'essence injectée lors de l'injection additionnelle est inférieure à la quantité d'essence injectée avant la combustion.
3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel la quantité d'essence injectée lors de l'injection additionnelle est inférieure ou égale à 10% de la quantité d'essence injectée avant la combustion.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, lors d'un cycle, l'injection additionnelle est effectuée de façon continue.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lors d'une succession de N cycles, le nombre n de cycles lors desquels on injecte de l'essence avant la combustion et on injecte en outre de l'essence de façon additionnelle est strictement inférieur à N.
6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel on détermine (20), avant d'effectuer l'injection additionnelle (16), une information représentative du débit d'essence injecté par l'injecteur lors de l'injection (15) avant la combustion.
7. Procédé selon la revendication 5 ou 6, dans lequel l'injection additionnelle (16) est effectuée de façon périodique au bout d'un nombre prédéfini de cycles.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, le moteur étant un moteur à injection directe.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, le moteur étant un moteur à quatre temps et l'injection d'essence (15) avant la combustion étant effectuée pendant la phase d'admission et/ou la phase de compression et l'injectionadditionnelle (16) d'essence étant effectuée pendant la phase de détente et/ou la phase d'échappement.