FR2983531A1 - Alimentation en mode riche d'un moteur a combustion interne a double pre-injection - Google Patents
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Abstract
Un procédé d'alimentation d'un moteur à combustion interne (12) selon des conditions de richesse (R) supérieure ou égale à 1, comprend une étape d'ajustement du bruit de combustion en fonction de la température des gaz d'admission (Tcoll). L'étape d'ajustement comprend une étape (E3) de détermination de la température des gaz d'admission et une première phase où l'alimentation du moteur en carburant est réalisée suivant un mode d'injection en carburant à double pré-injection pour réduire le bruit de combustion du moteur. La première phase est activée dans le cas où une condition d'activation prenant en compte la température déterminée est vérifiée. L'étape d'ajustement comprend une deuxième phase (E8) d'augmentation contrôlée de la température des gaz d'admission pour commander une diminution donnée du bruit de combustion.
Description
Alimentation en mode riche d'un moteur à combustion interne à double pré-injections Domaine technique de l'invention L'invention concerne le domaine de l'alimentation d'un moteur à combustion interne selon des conditions de richesse supérieure ou égale à 1 . L'invention a pour objet plus particulièrement : - un procédé d'alimentation d'un moteur à combustion interne selon des conditions de richesse supérieure ou égale à 1, - un procédé de régénération et/ou de désulfuration d'un piège à oxydes d'azote pour le post-traitement de gaz d'échappement émis par le moteur à combustion interne, - un dispositif de gestion de l'alimentation du moteur, comprenant des éléments d'alimentation du moteur en gaz d'admission et en carburant et une unité de commande pilotant les éléments d'alimentation, - un groupe motopropulseur de véhicule automobile, - et un véhicule automobile. État de la technique Les moteurs à combustion interne, et plus particulièrement les moteurs de type diesel, rejettent dans l'atmosphère des éléments polluants comme des particules polluantes, des oxydes d'azote, du soufre, du monoxyde de carbone et des hydrocarbures imbrûlés. Pour réduire l'émission de ces éléments polluants, des dispositifs de post-traitement sont disposés sur la ligne d'échappement et ont pour fonction de piéger ces éléments. L'un des dispositifs de post traitement est souvent un piège à oxydes d'azote, généralement appelé par sa dénomination anglo-saxonne « NOx-Trap » : ce dispositif retient chimiquement les oxydes d'azote (NO et NO2) produits par le moteur. Il est donc nécessaire de régénérer périodiquement le piège à oxydes d'azote pour le décharger, ce qui s'effectue par une opération dite de purge, au cours de laquelle les oxydes d'azote sont réduits. Il est connu d'effectuer cette purge en commandant temporairement une augmentation de la richesse du moteur, telle que la richesse des gaz d'échappement en amont du NOxTrap soit supérieure ou égale à 1 et la concentration en oxygène faible, c'est-à-dire que le moteur génère des réducteurs, tels que HC, CO, susceptibles de réduire les oxydes d'azote stockés sur le substrat du piège. La problématique des purges Nox trap est un empoisonnement au soufre de ce dernier, cet empoisonnement dégrade l'efficacité de stockage.
Pour répondre à cette problématique d'empoisonnement, il est connu d'appliquer une alternance de créneaux riches et de créneaux pauvres, permettant d'assurer un milieu réducteur et d'atteindre des thermiques suffisantes pour extraire le soufre. Ce type de désulfuration apporte un moyen efficace de purge du piège à NOx de son soufre résiduel.
Ce principe d'alternance entre des créneaux riches CR (à richesse R supérieure ou égale à 1) et des créneaux pauvres CP (à richesse inférieure à 1) au moment d'une purge ou d'une désulfuration est représenté en figure 1. Un créneau riche CR s'obtient par l'application d'une première période Ti de réduction de la quantité d'air à l'admission par le biais du volet d'air situé en entrée du collecteur d'admission (le pourcentage de fermeture du volet augmentant de X% à Y%) puis d'une deuxième période T2 à injection retardée d'une quantité Q de carburant (après le point mort haut) appelée « post injection ». Les courbes en traits pleins représentent les consignes de commande et les courbes en traits pointillés représentent les valeurs réelles. La réalisation des purges du NOx-Trap par la richesse du moteur n'est pas sans inconvénients. En effet, cela engendre une forte dilution du carburant dans l'huile et les purges à richesse supérieure ou égale à 1 10 engendrent de fortes températures au niveau du turbo. Par ailleurs, le cognement caractéristique des moteurs Diesel provient de leur processus de combustion différent de celui des moteurs à allumage commandé. La vitesse de la combustion dans un moteur de type 15 essence est contrôlée par la vitesse de propagation du front de flamme à travers la chambre de combustion. Cette vitesse de propagation est en fait relativement faible et assure une montée en douceur de la pression à l'intérieur du cylindre. C'est une combustion progressive débutant au moment de l'étincelle et se propageant de façon sensiblement linéaire 20 jusqu'aux parois du cylindre. Au contraire, dans un moteur de type Diesel le carburant ne s'enflamme pas instantanément après son injection, il existe un délai de pulvérisation, de vaporisation et d'auto-inflammation. Lorsque le délai d'auto-inflammation est atteint, la combustion s'amorce brutalement en créant une montée en pression violente des gaz dans la 25 chambre, ayant tendance à faire basculer le piston dans la chemise et générer le bruit de claquement caractéristique de ce type de moteur. Ce problème du bruit de combustion du moteur est donc lié en particulier à la quantité injectée de carburant et aux instants d'injection. Dans le 30 cadre d'une post-injection, la problématique du bruit de combustion est renforcée. 2 983 5 3 1 4 Plusieurs solutions sont connues dans le cadre de la maitrise du bruit de combustion mais elles sont toutes complexes à mettre en oeuvre et onéreuses en développement et en équipement. D'autre part, elles ne 5 concernent pas les phases d'alimentation à richesse supérieure ou égale à 1. Elles mettent en oeuvre par exemple l'utilisation de la pression du cylindre, l'utilisation d'une stratégie spéciale de la vanne EGR entre la haute pression et la basse pression, etc....
D'autres solutions connues présentant les mêmes inconvénients sont listées ci-dessous. Le document W020070628 décrit un procédé où un accéléromètre analyse le bruit de combustion de chaque cylindre pour adapter le motif d'injection (1 ou 2 pré-injection(s)) sur le cycle suivant afin de maitriser le bruit de combustion : si le bruit est trop faible, la double pré-injection est interrompue et inversement si le bruit augmente. Le document FR291 401 9 décrit un procédé utilisant la multi-injection (1 ou 2 pré-injection(s)) en fonction de plusieurs critères : la vitesse du véhicule, le rapport de boite engagé, le régime et la charge du moteur. Elle ne concerne pas le cas d'une alimentation selon un mode de richesse supérieure ou égale à 1.
Enfin, le document W02009072235 décrit un système utilisant un capteur de pression du cylindre qui calcule le dégagement d'énergie et le bruit de combustion de chaque cylindre. Un calculateur adapte le motif d'injection (1 ou 2 pré-injection(s)) afin de maitriser le bruit de combustion et les émissions polluantes pour une richesse inférieure à 1 sur un moteur diesel.
Il existe ainsi un réel besoin de fournir une solution permettant de maitriser simplement et de manière économique le bruit de combustion d'un moteur à combustion interne lorsqu'il est alimenté selon des conditions de richesse supérieure ou égale à 1, par exemple dans le cadre d'une purge ou d'une désulfuration d'un piège à oxydes d'azote dont la qualité peut être améliorée. Objet de l'invention Le but de la présente invention est de proposer une solution d'alimentation d'un moteur à combustion interne selon des conditions de richesse supérieure ou égale à 1 qui remédie aux inconvénients listés ci-dessus, notamment qui permet de maitriser le bruit de combustion et la qualité des purges éventuellement concomitantes.
Un premier aspect de l'invention concerne un procédé d'alimentation d'un moteur à combustion interne selon des conditions de richesse supérieure ou égale à 1, comprenant une étape d'ajustement du bruit de combustion en fonction de la température des gaz d'admission.
L'étape d'ajustement peut comprendre une étape de détermination de la température des gaz d'admission et une première phase où l'alimentation du moteur en carburant est réalisée suivant un mode d'injection en carburant à double pré-injection pour réduire le bruit de combustion du moteur, la première phase étant activée dans le cas où une condition d'activation prenant en compte la température déterminée est vérifiée. La première phase peut être activée dans le cas où la température déterminée est inférieure à un seuil calibré parmi une plage de 30 température prédéterminée comprise par exemple entre 10 et 90°C, notamment entre 20 et 80°C.
Les phasages appliqués pour la première et la deuxième pré-injections peuvent être inclus respectivement dans une plage comprise entre 20 et 90° et dans une plage comprise entre 15 et 50° avant le point mort haut.
La première phase peut comprendre une étape d'injection en carburant selon un motif d'injection contenant : - une injection principale sensiblement au point mort haut, - une post-injection postérieure à l'injection principale et configurée pour participer aux conditions de richesse supérieure ou égale à 1, - deux pré-injections antérieures à l'injection principale. L'étape d'ajustement peut comprendre une deuxième phase d'augmentation contrôlée de la température des gaz d'admission pour commander une diminution donnée du bruit de combustion. La deuxième phase peut être réalisée suivant un profil prédéterminé décroissant d'évolution du bruit de combustion en fonction de la température des gaz d'admission. Le profil prédéterminé est par exemple une droite décroissante présentant un gain en bruit de combustion de l'ordre de 3 décibels sur une variation de température de 40°C. L'étape d'ajustement peut comprendre une étape de détermination d'une caractéristique associée au bruit de combustion, la deuxième phase étant activée dans le cas où une condition d'activation prenant en compte la caractéristique déterminée est vérifiée. La caractéristique associée au bruit de combustion peut être la pression dans au moins un cylindre du moteur et la deuxième phase est activée dans le cas où un gradient de la pression déterminée dans le cylindre sur un déplacement angulaire donné du vilebrequin du moteur est supérieur à un seuil prédéterminé. Un deuxième aspect de l'invention concerne un procédé de régénération et/ou de désulfuration d'un piège à oxydes d'azote pour le post-traitement de gaz d'échappement émis par le moteur à combustion interne, comprenant la mise en oeuvre d'un tel procédé d'alimentation du moteur. Un troisième aspect de l'invention concerne un dispositif de gestion de l'alimentation d'un moteur à combustion interne, comprenant des éléments d'alimentation du moteur en gaz d'admission et en carburant et une unité de commande pilotant les éléments d'alimentation de sorte à mettre en oeuvre l'un des procédés.
Le dispositif peut comprendre un capteur de détermination de la température des gaz d'admission et un élément de transmission de la température déterminée à l'unité de commande. Un quatrième aspect de l'invention concerne un groupe motopropulseur de véhicule automobile comprenant un moteur à combustion interne, un piège à oxydes d'azote pour le post-traitement de gaz d'échappement émis par le moteur, et un tel dispositif de gestion de l'alimentation du moteur pour réduire le bruit de combustion durant des conditions de richesse supérieure ou égale à 1.
Un cinquième aspect de l'invention concerne un véhicule automobile comprenant un tel groupe motopropulseur. Un sixième aspect de l'invention concerne un programme informatique 30 comprenant un moyen de codes de programme informatique adapté à la réalisation des phases et/ou des étapes d'un tel procédé, lorsque le programme est exécuté sur un calculateur de l'unité de commande. Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés sur les dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 illustre le principe connu d'une purge par régulation de la richesse du moteur, - la figure 2 représente l'architecture d'un groupe motopropulseur pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention, - la figure 3 est un organigramme possible de la mise en oeuvre d'un exemple de procédé selon l'invention, - la figure 4 représente le bruit de motorisation, en conditions de richesse supérieure ou égale à 1, dans le cas d'une seule et de deux pré-injections, et ce pour trois conditions différentes de régime moteur et de pression, - la figure 5 illustre la pression du cylindre en fonction de l'avance du vilebrequin, respectivement dans le cas d'une double pré-injections (courbe C1) et d'une simple pré-injection (courbe C2), - la figure 6 illustre la pression du cylindre en fonction de l'avance du vilebrequin dans le cas d'une double pré-injections, respectivement pour une température de gaz d'admission de 25°C (courbe C3) et de 60°C (courbe C4), - la figure 7 représente le dégagement d'énergie en fonction de l'avance vilebrequin respectivement pour une température des gaz d'admission de 60°C (courbe C5) et de 25°C (courbe C6), - la figure 8 illustre le bruit de combustion en fonction de la température des gaz d'admission, avec un motif d'injection à simple pré-injection (courbe C7) et à double pré-injections (courbe C8), - et la figure 9 illustre le bruit de combustion en fonction de la température des gaz d'admission, détaillant que la première phase à double pré-injections est prévue par exemple en dessous d'un seuil de température ST. Description de modes préférentiels de l'invention La figure 2 représente l'architecture d'un groupe motopropulseur de véhicule automobile, permettant la mise en oeuvre d'un procédé d'alimentation selon l'invention, détaillé plus loin. Un véhicule automobile comporte un tel groupe motopropulseur comprenant un moteur à combustion interne 12, un piège à oxydes d'azote 13 aussi appelé « NOx trap » pour le post-traitement de gaz d'échappement émis par le moteur 12 et éventuellement un filtre à particules 14.
Le groupe propulseur comprend aussi un dispositif de gestion de l'alimentation du moteur 12 adapté pour réduire le bruit de combustion du moteur 12 durant des conditions de richesse R supérieure ou égale à 1. Le dispositif de gestion comprend des éléments d'alimentation du moteur 12 en gaz d'admission et en carburant et une unité de commande 15 pilotant les éléments d'alimentation de sorte à mettre en oeuvre le procédé d'alimentation décrit plus loin. Pour l'alimentation en gaz d'admission, de l'air frais AF pénètre dans un filtre à air 10 avant d'alimenter un dispositif à géométrie variable 11 qui alimente un collecteur d'admission 16 lui-même alimentant en air et éventuellement en carburant les cylindres du moteur 12. Le dispositif à géométrie variable 11 reçoit également les gaz d'échappement issus du moteur 12 pour les répartir entre la ligne d'échappement et le collecteur d'admission 16. Un volet de fermeture variable 18 est prévu le long ou en amont du collecteur d'admission 16 pour réguler le débit d'air d'admission, par exemple de sorte à le diminuer temporairement par une fermeture partielle lors des créneaux riches CR. Le groupe motopropulseur comprend en outre classiquement un capteur de mesure 19 de la température en sortie du filtre à particules 14, un capteur de mesure 20 en entrée du NOx trap 13, une vanne EGR basse pression 21, une vanne EGR haute pression 22, un refroidisseur EGR basse pression 23 et un volet de sortie d'échappement 24. Le dispositif présente la particularité de comprendre un capteur 17 de détermination de la température des gaz d'admission Tcoll, par exemple au niveau du collecteur d'admission 16 et un élément de transmission (filaire ou radio par exemple) de la température déterminée par le capteur 17 à l'unité de commande 15. Par simplicité, le capteur 17 peut être du type mesurant la température du collecteur 16 lui-même.
L'unité de commande 15 quant à elle intègre un programme informatique comprenant un moyen de codes de programme informatique adapté à la réalisation des phases et/ou des étapes d'un procédé d'alimentation et/ou plus globalement d'un procédé régénération et/ou de désulfuration du piège à oxydes d'azote 13, lorsque le programme est exécuté sur un calculateur de l'unité de commande 15. Les éléments d'alimentation du moteur 12 en gaz d'admission et en carburant et l'unité de commande 15 qui pilote ces éléments d'alimentation sont configurés de telle sorte à pouvoir d'une part établir des conditions de richesse R supérieure ou égale à 1 (par exemple en 2 98 3 5 3 1 11 adoptant la stratégie selon la figure 1 à post-injection par un pilotage adapté du volet 18 et des moyens d'injection de carburant) et d'autre part, dans le même temps, réaliser une alimentation en carburant selon un motif à double pré-injections pour diminuer le bruit de combustion du 5 moteur 12. Autrement dit, durant une première phase, il est prévu une étape d'injection en carburant selon un motif d'injection contenant quatre injections successives : - une injection principale sensiblement au point mort haut du piston, - une post-injection (comme dans le cas de la figure 1) postérieure à 10 l'injection principale et configurée pour participer aux conditions de richesse supérieure ou égale à 1, - et deux pré-injections antérieures à l'injection principale pour diminuer le bruit de combustion. 15 II a été établi que des phasages appliqués pour la première et la deuxième pré-injections inclus respectivement dans une plage comprise entre 20 et 90° et dans une plage comprise entre 15 et 50° avant le point mort haut fournissait des résultats satisfaisants de diminution du bruit de combustion, de l'ordre de 3 dB par rapport à l'application d'un motif 20 d'injection à une seule pré-injection dans des conditions équivalentes. Pour permettre de maitriser simplement et de manière économique le bruit de combustion du moteur 12 lorsqu'il est alimenté selon des conditions de richesse supérieure ou égale à 1, une caractéristique 25 importante de l'invention est d'avoir développé un procédé d'alimentation du moteur 12 selon des conditions de richesse R supérieure ou égale à 1, comprenant avantageusement une étape d'ajustement du bruit de combustion en fonction de la température des gaz d'admission Tcoll. L'ajustement est piloté par l'unité de commande 15 à partir de la 30 température Tcoll déterminée par le capteur 17. Ceci présente l'avantage 2 9 8 3 5 3 1 12 d'une grande simplicité, d'une bonne robustesse et d'une bonne fiabilité, d'être économique. Dans la suite de la description, ce procédé d'alimentation sera détaillé 5 par exemple dans le cadre d'une purge ou d'une désulfuration du piège à oxydes d'azote 13, afin d'en améliorer la qualité en plus de la maitrise du bruit de combustion du moteur 12. Ainsi, un procédé de régénération et/ou de désulfuration du piège à oxydes d'azote 13 peut-il comprendre la mise en oeuvre du procédé d'alimentation du moteur 12 décrit plus loin. 10 Toutefois, le procédé d'alimentation prévoyant des conditions d'alimentation à richesse R supérieure ou égale à 1 conjointement à une étape d'ajustement du bruit de combustion en fonction de la température des gaz d'admission Tcoll, peut éventuellement être mis en oeuvre dans toute autre situation au cours de laquelle les conditions d'alimentation 15 sont telles que la richesse R est supérieure ou égale à 1. Ainsi, l'étape d'ajustement peut comprendre principalement : - une première phase où l'alimentation du moteur 12 en carburant est réalisée suivant un mode d'injection en carburant à double pré- 20 injection pour réduire le bruit de combustion du moteur, - une deuxième phase d'augmentation contrôlée de la température Tcoll des gaz d'admission pour commander une diminution donnée du bruit de combustion. 25 Les termes « première phase » et « deuxième phase » n'impliquent pas d'ordre temporel entre ces phases. En effet, le procédé d'alimentation peut ne mettre en oeuvre que l'une des première et deuxième phases explicitées ci-dessus. Elles peuvent éventuellement être réalisées successivement ou bien être réalisées partiellement simultanément. Il est 30 également possible que l'une des première et deuxième phases soit intégralement mise en oeuvre au cours de l'autre phase. Des conditions d'activation de chacune des deux phases sont prévues respectivement. La figure 3 illustre un organigramme possible d'un exemple en aucun cas limitatif d'un procédé de régénération et/ou de désulfuration (appelées aussi purges) du piège 13. Ce procédé met en oeuvre un exemple de procédé d'alimentation incluant une telle étape d'ajustement du bruit de combustion avec une telle première phase et/ou une telle deuxième phase.
Ainsi, le procédé de la figure 3 mis en oeuvre par l'unité de commande 15 comprend une première étape El consistant à déterminer s'il existe un besoin de purge (régénération ou désulfuration) du piège 13. Pour cela, il peut par exemple être vérifié essentiellement si la masse de soufre dans le NOx-Trap dépasse une valeur seuil prédéfinie. En cas de détection d'un besoin d'une purge à l'étape E1, le procédé met en oeuvre une seconde étape E2 consistant à piloter les éléments d'alimentation en carburant et en air de sorte à établir des conditions de richesse R supérieure ou égale à 1. Il est possible par exemple de mettre en oeuvre des créneaux riches CR avec des périodes T1 et T2 telles que détaillées en référence à la figure 1, par l'application d'un motif d'injection en carburant incluant une post-injection en sus de l'injection principale.
Les étapes suivantes E3 à E9 ont pour but de mettre en oeuvre la première phase et/ou la deuxième phase de l'étape d'ajustement du bruit de combustion, individuellement ou successivement ou au moins partiellement simultanément. Ainsi, l'étape d'ajustement comprend une étape E3 de détermination de la température Tcoll des gaz d'admission par l'intermédiaire du capteur 17.
Durant une étape suivante E4, il est examiné si le motif d'injection en carburant appliqué ensuite (par exemple sur le cycle d'après ou sur une période suivante dans le cas d'une gestion périodique) doit comprendre une seule pré-injection (étape E9) ou deux pré-injections (étape E5). Le choix entre les étapes E5 et E9 est fonction de la température Tcoll déterminée à l'étape E4. Notamment, l'étape E5 est activée dans le cas où une condition d'activation prenant en compte la température Tcoll déterminée est vérifiée. L'étape E5 est avantageusement activée dans le cas où la température Tcoll déterminée est inférieure à un seuil calibré ST choisi et calibré parmi une plage de température prédéterminée. La mise en place d'une double pré-injections, aussi appelée « double pilote » sur la figure 4, permet de diminuer le bruit de combustion du moteur 12 d'environ 3 dB. Il y a alors l'application d'un motif d'injection à quatre injections successives (deux pré-injections, une injection principale et une post-injection pour les conditions de richesse R). A titre d'exemple, le seuil BT peut être sensiblement égal à 40°C pour une vitesse de 50km/h. A défaut de vérification de cette condition d'activation, c'est l'étape E9 qui est activée de sorte que le motif d'injection appliqué ne comprend qu'une seule pré-injection, aussi appelée « simple pilote » sur la figure 4. Suite à la mise en place du motif d'injection à une seule pré-injection (étape E9) ou à deux pré-injections (étape E5), l'étape d'ajustement du bruit selon le procédé d'alimentation comprend une étape E6 de détermination d'une caractéristique associée au bruit de combustion du moteur 12. La caractéristique associée au bruit de combustion est par exemple la pression dans au moins un cylindre du moteur 12.
Durant une étape suivante E7, il est examiné si une condition d'activation pour activer une étape E8 consistant à augmenter de manière contrôlée la température Tcoll des gaz d'admission est vérifiée ou non. La condition d'activation prend en compte notamment la caractéristique déterminée à l'étape E6. Dans le cas où la condition d'activation n'est pas vérifiée, le procédé prévoit un retour de l'étape E7 à l'étape E3. Dans le cas où la condition d'activation est vérifiée, l'étape E8 est mise en oeuvre dans le but de commander une diminution donnée du bruit de combustion, puis le procédé prévoit un retour de l'étape E8 à l'étape E3. Dans le cas particulier où la caractéristique associée au bruit de combustion est par exemple la pression dans au moins un cylindre du moteur 12, l'étape E7 comprend une comparaison entre le gradient de la pression déterminée à l'étape E6 sur un déplacement angulaire donné du vilebrequin du moteur 12 et un seuil prédéterminé SB. Notamment, l'étape E8 est activée dans le cas où le gradient de la pression déterminée dans le cylindre sur un déplacement angulaire donné du vilebrequin du moteur est supérieur au seuil prédéterminé SB. A titre d'exemple, le seuil SB est sensiblement égal à 2Bar par degré de vilebrequin.
La caractéristique associée au bruit de combustion peut être mesurée ou évaluée, et peut correspondre à une autre grandeur que le gradient de pression. Il est possible d'utiliser des capteurs tels qu'un capteur accéléromètre positionné sur la culasse du moteur, ou un capteur de pression de cylindre seul ou couplé à une mesure de bruit.
Il ressort de ce qui précède, que le bouclage périodique (la fréquence est par exemple sensiblement égale à 1 Hz) des étapes E3, puis E4, puis E5, puis E6 et enfin E7, correspond à la mise en oeuvre de la première phase définie comme l'application ou le maintien d'une alimentation du moteur en carburant réalisée suivant un mode d'injection en carburant à double pré-injections pour réduire le bruit de combustion du moteur. Ainsi, la première phase ne comprend pas de passage à l'étape E8 qui peut même être facultative en cas d'inexistence de la possibilité de la deuxième phase. Il est donc considéré que la première phase est activée dans le cas où la température Tcoll déterminée à chaque étape E3 est inférieure au seuil calibré ST. La première phase est ainsi réalisée notamment par l'exécution périodique de plusieurs étapes E5 successives, tant qu'à l'étape E4, la condition d'activation est vérifiée. La première phase n'est plus activée dans le cas où, à l'étape E4, la condition d'activation n'est pas vérifiée.
Par contre, le bouclage périodique (la fréquence est par exemple sensiblement égale à 1 Hz) des étapes E3, puis E4, puis E5 ou E9, puis E6, puis E7, puis enfin E8, correspond à la mise en oeuvre de la deuxième phase définie comme l'application d'une ou plusieurs augmentation(s) contrôlée(s) de la température Tcoll des gaz d'admission pour commander une diminution donnée du bruit de combustion. La deuxième phase d'augmentation contrôlée de la température des gaz d'admission Tcoll est ainsi réalisée notamment par l'exécution périodique d'une ou plusieurs étape(s) E8 successives, tant qu'à l'étape E7 la condition d'activation est vérifiée. Il est par exemple considéré que la deuxième phase est activée dans le cas où le gradient de la pression déterminée à toute étape E6 est supérieur au seuil prédéterminé SB. Au contraire, la deuxième phase n'est plus activée dans le cas où, à l'étape E7, la condition d'activation n'est pas vérifiée.
Lorsque le bouclage périodique comprend à la fois l'étape E5 et l'étape E8, il est considéré que les première et deuxième phases sont au moins partiellement simultanées. Au contraire, lorsque le bouclage comprend à la fois l'étape E9 et l'étape E8, seule la deuxième phase est mise en oeuvre et pas la première phase. Dans ce cas, la deuxième phase ne comprend pas l'étape E5, les étapes E4 et E5 pouvant même être facultatives en cas d'inexistence de la possibilité de la première phase. Dans un mode de réalisation, la plage de température de Tcoll au sein de laquelle ST est calibré et au sein de laquelle l'augmentation contrôlée de Tcoll est mise en oeuvre est comprise entre 10 et 90°C, notamment entre 20 et 80°C, ce qui est sécuritaire et donne de bons résultats. La deuxième phase, notamment l'augmentation contrôlée à chaque étape E8, est réalisée suivant un profil prédéterminé décroissant d'évolution du bruit de combustion en fonction de la température Tcoll des gaz d'admission. En référence à la figure 8, le profil prédéterminé est une droite décroissante présentant un gain en bruit de combustion de l'ordre de 3 décibels sur une variation de température de 40°C. La courbe C8 représente le profil prédéterminé sur la plage admissible de température Tcoll dans le cas où le motif d'injection comprend une double pré-injections (application de l'étape E5 à chaque bouclage périodique). La courbe C7 représente le même profil dans le cas d'un motif d'injection à une seule pré-injection. Le décalage vertical entre les courbes C7 et C8 correspond au gain acoustique (de l'ordre de 3 dB) gagné dans le cas où la première phase est mise en oeuvre. En référence à la figure 9, le seuil calibré ST peut être intermédiaire entre les bornes de la plage admissible de température Tcoll. L'activation de la première phase est prévue pour des valeurs de Tcoll inférieures à ST, c'est-à-dire pour la partie située à gauche par rapport à la droite verticale passant par ST. Ce principe correspond aux étapes E4 et E5. L'effet de la mise en oeuvre de la première phase (motif d'injection à double pré-injections) est détaillé en référence aux figures 4 et 5.
La figure 4 représente le bruit de motorisation, en conditions de richesse supérieure ou égale à 1, dans le cas d'une seule et de deux pré-injections, et ce pour trois conditions différentes de régime moteur et de pression. Les conditions 1 sont une pression de 3 bars et un régime moteur de 1600 tours/min, les conditions 2 sont une pression de 2 bars et un régime moteur de 2000 tours/min et les conditions 3 sont une pression de 5 bars et un régime moteur de 2060 tours/min. Il est constaté que, quelles que soient les conditions i (i choisi parmi 1 à 3), l'application d'un motif d'injection à double pré-injections (« double pilote ») permet de diminuer le bruit de combustion d'au moins 3 dB par rapport à l'application d'un motif d'injection à une seule pré-injection (« simple pilote »).
La figure 5 illustre la pression dans un cylindre du moteur en fonction de l'avance ou de l'angle du vilebrequin (par rapport au point mort haut), respectivement dans le cas d'une double pré-injections (courbe C1) et d'une simple pré-injection (courbe C2). Il peut être constaté que la courbe C1, bien que présentant un sommet de pression plus élevé que le sommet de la courbe C2, se distingue de la courbe C2 par un gradient de pression nettement inférieur. Le gradient de pression se définit comme le rapport entre la différence de pression cylindre et la différence de l'angle vilebrequin. Donc si la différence de pression du cylindre diminue sur une même différence d'angle du vilebrequin, ce qui est le cas de la courbe Cl par rapport à la courbe C2, alors le gradient de pression diminue et par conséquent le bruit de combustion aussi. L'effet de la mise en oeuvre de la deuxième phase (augmentation contrôlée de Tcoll) est détaillé en référence aux figures 6 et 7 30 maintenant.
La figure 6 illustre la pression dans un cylindre du moteur en fonction de l'avance ou de l'angle du vilebrequin (par rapport au point mort haut) dans le cas d'une double pré-injections, respectivement pour une température collecteur de 25°C (courbe C3) et de 60°C (courbe C4). Le gradient de pression avec une température des gaz d'admission Tcoll de 25°C dans le cylindre est très élevé (courbe C4) à proximité du sommet de pression. Au contraire, l'augmentation de la température Tcoll par exemple à 60°C permet de diminuer ce gradient de pression grâce à des conditions thermodynamiques plus favorables et assure une progressivité dans l'élévation de la pression dans le cylindre et par conséquent une diminution du niveau de bruit de combustion. La figure 7 représente le dégagement d'énergie en fonction de l'avance ou de l'angle du vilebrequin (par rapport au point mort haut) respectivement pour une température collecteur de 60°C (courbe C5) et de 25°C (courbe C6). Le dégagement d'énergie de l'injection principale est nettement supérieur dans le cas d'une température des gaz d'admission Tcoll de 25°C (courbe C6) que dans le cas d'une température Tcoll de 60°C, grâce à l'apparition d'un premier dégagement d'énergie significatif au moment des pré-injections dans le cas de la courbe C5 uniquement. En effet, le dégagement d'énergie au moment des pré-injections est quasi inexistant dans le cas d'une faible température Tcoll (cas de la courbe C6). Or, il est recherché de minimiser le plus possible le dégagement maximal d'énergie (pour diminuer le bruit de combustion) : l'augmentation de la température Tcoll permet de passer d'un dégagement maximal d'énergie de l'ordre de 70 Kj/m3/°vil pour une température Tcoll de 25°C à un dégagement maximal d'énergie de l'ordre de 45 Kj/m3/°vil pour une température Tcoll de 60°C.
Finalement, l'invention présente les avantages suivants : - une maîtrise thermique interne du piège 13 Nox Trap, - une robustesse des efficacités de purge ou de désulfuration (durabilité de la dépollution), une maîtrise acoustique, une meilleure stabilité de combustion, la possibilité de mieux réguler la fenêtre thermique de toute la ligne d'échappement pour optimiser le traitement des oxydes d'azote.
Claims (17)
- REVENDICATIONS1. Procédé d'alimentation d'un moteur à combustion interne (12) selon des conditions de richesse (R) supérieure ou égale à 1, comprenant une étape d'ajustement du bruit de combustion en fonction de la température des gaz d'admission (Tcoll).
- 2. Procédé d'alimentation selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape d'ajustement comprend une étape (E3) de détermination de la température des gaz d'admission et une première phase où l'alimentation du moteur en carburant est réalisée suivant un mode d'injection en carburant à double pré-injection pour réduire le bruit de combustion du moteur, la première phase étant activée dans le cas où une condition d'activation prenant en compte la température déterminée est vérifiée.
- 3. Procédé d'alimentation selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première phase est activée dans le cas où la température déterminée est inférieure à un seuil calibré (ST) parmi une plage de température prédéterminée.
- 4. Procédé d'alimentation selon la revendication 3, caractérisé en ce que la plage de température est comprise entre 10 et 90°C, notamment entre 20 et 80°C.
- 5. Procédé d'alimentation selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les phasages appliqués pour la première et la deuxième pré-injections sont inclus respectivement dans une plagecomprise entre 20 et 90° et dans une plage comprise entre 15 et 50° avant le point mort haut.
- 6. Procédé d'alimentation selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la première phase comprend une étape (E5) d'injection en carburant selon un motif d'injection contenant : - une injection principale sensiblement au point mort haut, - une post-injection postérieure à l'injection principale et configurée pour participer aux conditions de richesse supérieure ou égale à 1, - deux pré-injections antérieures à l'injection principale.
- 7. Procédé d'alimentation selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'étape d'ajustement comprend une deuxième phase (E8) d'augmentation contrôlée de la température des gaz d'admission pour commander une diminution donnée du bruit de combustion.
- 8. Procédé d'alimentation selon la revendication 7, caractérisé en ce que la deuxième phase est réalisée suivant un profil prédéterminé (C7, C8) décroissant d'évolution du bruit de combustion en fonction de la température des gaz d'admission.
- 9. Procédé d'alimentation selon la revendication 8, caractérisé en ce que le profil prédéterminé est une droite décroissante présentant un gain en bruit de combustion de l'ordre de 3 décibels sur une variation de température de 40°C.
- 10. Procédé d'alimentation selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que l'étape d'ajustement comprend une étape de détermination (E6) d'une caractéristique associée au bruit de combustion 2 9 8 3 5 3 1 23 et en ce que la deuxième phase est activée dans le cas où une condition d'activation prenant en compte la caractéristique déterminée est vérifiée.
- 11. Procédé d'alimentation selon la revendication 10, caractérisé en ce que la caractéristique associée au bruit de combustion est la pression 5 dans au moins un cylindre du moteur et en ce que la deuxième phase est activée dans le cas où un gradient de la pression déterminée dans le cylindre sur un déplacement angulaire donné du vilebrequin du moteur est supérieur à un seuil prédéterminé (SB).
- 12. Procédé de régénération et/ou de désulfuration d'un piège à 10 oxydes d'azote (13) pour le post-traitement de gaz d'échappement émis par le moteur à combustion interne, comprenant la mise en oeuvre du procédé d'alimentation du moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 11.
- 13. Dispositif de gestion de l'alimentation d'un moteur à combustion 15 interne, comprenant des éléments d'alimentation du moteur en gaz d'admission et en carburant et une unité de commande (15) pilotant les éléments d'alimentation de sorte à mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12.
- 14. Dispositif de gestion selon la revendication 13, caractérisé en ce 20 qu'il comprend un capteur (17) de détermination de la température des gaz d'admission et un élément de transmission de la température déterminée à l'unité de commande.
- 15. Groupe motopropulseur de véhicule automobile comprenant un moteur à combustion interne (12), un piège à oxydes d'azote (13) pour le 25 post-traitement de gaz d'échappement émis par le moteur, et un dispositif 2 9 8 3 5 3 1 24 de gestion de l'alimentation du moteur selon l'une des revendications 13 ou 14 pour réduire le bruit de combustion durant des conditions de richesse (R) supérieure ou égale à 1.
- 16. Véhicule automobile comprenant un groupe motopropulseur selon 5 la revendication 15.
- 17. Programme informatique comprenant un moyen de codes de programme informatique adapté à la réalisation des phases et/ou des étapes d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 12, lorsque le programme est exécuté sur un calculateur de l'unité de commande (15). 10
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