FR2993611A1 - Moteur de vehicule automobile a emissions polluantes reduites - Google Patents

Moteur de vehicule automobile a emissions polluantes reduites Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un moteur à combustion de véhicule automobile, comprenant un module de détermination d'un taux de dilution de carburant dans l'huile de lubrification et un module de commande d'injection qui est configuré pour modifier (10,50,70) au moins un paramètre d'injection en fonction du taux de dilution de carburant dans l'huile.

Description

MOTEUR DE VEHICULE AUTOMOBILE A EMISSIONS POLLUANTES REDUITES [0001] L'invention concerne l'injection de carburant dans les moteurs à combustion de véhicule automobile, et notamment dans les moteurs à injection directe d'essence. [0002] Les moteurs et notamment les moteurs à injection directe d'essence sont actuellement soumis à une limite d'émissions de particules en masse. Cette contrainte sur les émissions de particules tend de plus à devenir plus sévère, notamment par l'introduction d'une norme visant cette fois une limite de particules en nombre. [0003] Pour réduire les émissions de particules dans les moteurs à combustion, et notamment atteindre une limite de particules en nombre dans les moteurs à injection directe d'essence, il convient entre autre d'adapter la stratégie d'injection. Cependant, un des effets d'une injection optimisée et notamment visant une limite de particules en nombre est d'augmenter la dilution de carburant dans l'huile, principalement après un fonctionnement répété du moteur à froid. Certains conducteurs sont donc plus enclins à générer une forte dilution de carburant dans l'huile. [0004] Pour limiter la dilution, il est possible d'adapter la stratégie d'injection en décalant le phasage de celle-ci ou en réalisant une multi-injection qui visera à limiter l'impact du carburant sur les parois de la chambre de combustion. [0005] Néanmoins, les stratégies ainsi modifiées de limitation de la dilution peuvent générer un accroissement de la quantité de particules dans les gaz d'échappement. [0006] Les stratégies d'injection actuelles prennent en compte un conducteur générant une forte dilution de carburant dans l'huile et ce faisant, les émissions de particules ne sont pas réduites autant qu'elles pourraient l'être pour la majorité des conducteurs. [0007] Un but de l'invention est de proposer un moteur qui présente une bonne résistance à la dilution de carburant dans l'huile tout en limitant la quantité de particules dans ses gaz d'échappement, et ce pour différents types de conducteurs. [0008] Ce but est atteint selon l'invention grâce à un moteur à combustion de véhicule automobile, comprenant une enceinte contenant de l'huile de lubrification du moteur, un module de détermination d'un taux de dilution de carburant dans l'huile de lubrification contenue dans l'enceinte, une chambre de combustion et un module de commande d'injection de carburant à destination de la chambre de combustion lequel module de commande d'injection de carburant est apte à mettre en oeuvre une injection selon au moins un paramètre d'injection, caractérisé en ce que le module de détermination d'un taux de dilution de carburant dans l'huile de lubrification fournit au module de commande d'injection une information indicatrice d'un taux de dilution de carburant dans l'huile de lubrification et le module de commande d'injection est configuré pour modifier ledit au moins un paramètre d'injection en fonction de l'information indicatrice d'un taux de dilution de carburant dans l'huile. [0009] Avantageusement, le module de détermination d'un taux de dilution de carburant dans l'huile de lubrification comprend un capteur de mesure de taux de carburant dans l'huile de lubrification. [0010] Avantageusement, le module de détermination d'un taux de dilution de carburant dans l'huile de lubrification est configuré pour déterminer le taux de dilution de carburant dans l'huile en tenant compte d'un historique de fonctionnement du véhicule. [0011] Avantageusement, le module de commande d'injection comporte un comparateur lequel compare une valeur de taux de dilution déterminée à au moins une valeur seuil de dilution, et le module de commande d'injection est configuré pour adopter une valeur différente du paramètre d'injection selon que la valeur de taux de dilution déterminée est inférieure ou supérieure à ladite au moins une valeur seuil de dilution. [0012] Avantageusement, l'information indicatrice d'un taux de dilution de carburant est une valeur indicatrice du taux de dilution de carburant et le module de commande d'injection est configuré pour mettre en oeuvre une valeur du paramètre d'injection qui évolue de manière continue en fonction de la valeur indicatrice du taux de dilution de carburant. [0013] Avantageusement, le module de commande d'injection est configuré pour modifier ledit au moins un paramètre d'injection de manière occasionnant une augmentation d'émission de particules polluantes dans des gaz d'échappement du moteur dans le cas d'une évolution du taux de dilution correspondant à un accroissement de teneur en carburant dans l'huile. [0014] Avantageusement, le module de commande d'injection est configuré pour modifier le paramètre d'injection de manière à maintenir une teneur en carburant dans l'huile inférieure à une valeur limite jusqu'à une valeur de distance prédéfinie du véhicule. [0015] Avantageusement, le module de commande d'injection est configuré pour modifier le paramètre d'injection en fonction d'une distance effectuée depuis une dernière vidange du moteur, d'une évolution du taux de dilution de carburant dans l'huile depuis la dernière vidange du moteur, et d'une distance restante jusqu'à une prochaine vidange du moteur. [0016] Avantageusement, ledit au moins un paramètre d'injection fait partie du groupe constitué d'un phasage d'injection, d'un nombre d'injection par cycle de combustion, d'une pression d'injection, d'une quantité de carburant injecté par injection. [0017] Avantageusement, le moteur est un moteur à allumage commandé et à injection directe. [0018] D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description qui va suivre, faite en référence à la figure unique annexée, laquelle est un organigramme représentatif du fonctionnement d'un moteur conforme à l'invention. [0019] Le moteur selon cet organigramme est un moteur à allumage commandé ou moteur essence, et à injection directe. A ce titre il comporte une chambre de combustion et un injecteur débouchant dans la chambre de combustion. Ce moteur comporte en outre un circuit de lubrification du moteur et il comporte ici un module de détermination d'un niveau de dilution de carburant dans le circuit de lubrification. Ce module inclut un capteur de niveau de dilution de carburant par mesure de viscosité de l'huile. [0020] En variante, le capteur de mesure de niveau de carburant est un capteur de conductivité électrique de l'huile, ou encore de radioactivité de l'huile. En variante encore, le module de détermination du niveau de dilution est un processeur qui réalise une estimation du niveau de dilution en fonction du profil et des conditions de roulage depuis la dernière vidange. Le phénomène de dilution augmente sur certains points de régime-charge et sera favorisé principalement par une faible température, une richesse élevée, une injection tardive, et va par contre diminuer sur certains points de régime-charge très chauds si la richesse et la stratégie d'injection le permettent. L'historique de fonctionnement du moteur est donc avantageusement pris en compte dans l'estimation réalisée. [0021] La détermination peut donc être faite par un modèle ou par une mesure physique via un capteur. [0022] Le présent moteur comporte en outre un équipement d'injection comportant ici une pompe d'injection, un rail d'injection, et une série d'injecteurs. Le moteur comporte également un module de commande, ici un calculateur moteur réalisant un asservissement de l'équipement d'injection, qui commande l'injection, ici selon des paramètres d'injection que sont une pression de carburant, un nombre d'injections par cycle de combustion, un phasage des injections, et une quantité de carburant injectée à chaque injection. [0023] Sur un tel moteur, ici à injection directe d'essence et ayant un système de détermination du niveau de dilution par estimation ou mesure, on réalise ici une adaptation d'une stratégie d'injection mise en oeuvre en fonction du niveau de dilution mesuré. [0024] Ainsi, une fois un niveau donné de dilution dépassé, le calculateur moteur passe sur une stratégie d'injection différente, réduisant la vitesse à laquelle le carburant s'intègre à l'huile. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure annexée, plusieurs stratégies d'injection ayant des compromis respectifs entre émission de particules en nombre et augmentation de la teneur en carburant dans l'huile sont mises en oeuvre en fonction du niveau de dilution mesuré. [0025] On définit un niveau de dilution pour chaque stratégie d'injection, à partir duquel chaque stratégie d'injection doit être mise en oeuvre. Ainsi, les émissions de particules en nombre sont toujours à un niveau le plus adéquat en fonction de la dilution en présence. [0026] Dans le calculateur moteur, plusieurs stratégies d'injection sont pré-calibrées. Chacune présente un compromis entre émissions de particules en nombre et robustesse à la dilution différente. A une étape initiale 10, la stratégie d'injection choisie par défaut est la meilleure en émissions c'est-à-dire celle générant le moins de particules dans les gaz d'échappement, au détriment de la robustesse à la dilution. [0027] A une étape 20, le module de détermination du niveau de dilution procède à une détermination du niveau de dilution. A une étape 30, le niveau de dilution déterminé précédemment est comparé à un premier seuil de niveau de dilution. Si le niveau de dilution est inférieur à ce seuil, c'est-à-dire que la teneur en carburant dans l'huile est inférieure à une teneur donnée, alors la stratégie d'injection par défaut est conservée. [0028] Si le niveau de dilution est supérieur à ce premier seuil, c'est-à-dire que la teneur en carburant est supérieure à une teneur donnée correspondant à ce premier seuil, alors le niveau de dilution est comparé, à une étape 40 à un second seuil. Si le niveau de dilution est supérieur à ce second seuil, alors une troisième stratégie d'injection est mise en oeuvre. Si le niveau de dilution est inférieur à ce second seuil, comme c'est le cas dans le présent exemple, alors une deuxième stratégie d'injection est adoptée à une étape 50, laquelle correspond à une plus faible vitesse d'intégration du carburant dans l'huile et à un accroissement de la quantité de particules dans les gaz d'échappement. [0029] A une étape ultérieure, le niveau de dilution déterminé est à nouveau comparé au deuxième seuil. Si le niveau de dilution est resté inférieur à ce deuxième seuil, alors la deuxième stratégie d'injection, adoptée précédemment, est conservée. [0030] Si le niveau de dilution est devenu supérieur à ce deuxième seuil, alors une troisième stratégie d'injection est adoptée, laquelle correspond à une plus grande diminution de la vitesse d'intégration de carburant dans l'huile et à un accroissement de la quantité de particules polluantes dans les gaz d'échappement par rapport à la deuxième stratégie d'injection mise en oeuvre jusque-là. [0031] Les paramètres d'injection permettant de réduire le phénomène de dilution sont connus. Il est notamment possible de freiner le phénomène de dilution en utilisant une stratégie où le phasage de l'injection est avancé ou en utilisant une stratégie réalisant une multi-injection et où le nombre d'injections est augmenté. [0032] Plus précisément dans le présent exemple, à chaque détermination de niveau de dilution, une suite de telles comparaisons successives est réalisée, en partant du premier seuil et jusqu'à ce que le seuil de niveau de dilution directement inférieur au niveau de dilution actuel soit déterminé. La stratégie d'injection correspondant à ce seuil est ensuite adoptée. Le fait de comparer le niveau de dilution actuel avec des seuils qui ont été déjà dépassés permet de profiter d'une éventuelle situation où le niveau de dilution de carburant dans l'huile aurait baissé, par exemple par évaporation du carburant contenu dans l'huile, permettant ainsi d'adopter à nouveau une stratégie d'injection plus favorable à la réduction d'émissions de particules et moins robuste au phénomène de dilution. [0033] Le nombre de seuils comparés ici sont au nombre de N, et si le seuil N est identifié comme dépassé à une étape 60 sur la figure, alors une stratégie de rang N est appliquée à une étape 70 et un voyant en informe le conducteur pour le prévenir qu'il y a un risque d'endommagement du moteur. Selon un mode préférentiel, la stratégie d'injection mise en oeuvre au niveau de dilution précédant directement le seuil N est choisie suffisamment robuste au phénomène de dilution pour que le moteur n'atteigne jamais ce seuil N. [0034] La détermination du niveau de dilution et la comparaison à de tels seuils de dilution successifs est réalisée par exemple à chaque démarrage du moteur ou encore lorsque le véhicule atteint des seuils kilométriques prédéterminés. [0035] Selon un mode de réalisation avantageux, on évite que le seuil N soit dépassé, en prenant en compte le niveau de dilution atteint, la distance parcourue depuis la dernière vidange et la distance restant avant la suivante. Par exemple, si le taux de dilution maximum acceptable est de 10%, que le véhicule atteint 5% de dilution en 10.000km, avec un intervalle de vidange de 30.000 km, alors on adopte une stratégie d'injection à 10.000 km qui divise par deux la vitesse de dilution par rapport à la stratégie d'injection utilisée durant les 10.000 premiers kilomètres, afin de ne pas dépasser 10% de dilution à 30.000km. Le contrôle moteur peut donc automatiquement sélectionner la stratégie d'injection la plus adéquate. [0036] Ainsi on modifie la stratégie d'injection en fonction d'une distance parcourue depuis la dernière vidange du moteur, en fonction d'une évolution du taux de dilution de carburant dans l'huile depuis la dernière vidange du moteur, et de la distance restant jusqu'à la prochaine vidange du moteur. [0037] Dans les exemples ci-dessus, les stratégies d'injection mises en oeuvre sont pré- enregistrées dans le calculateur de contrôle moteur. Selon une variante plus flexible et plus facile à mettre en oeuvre, on adapte automatiquement la stratégie d'injection sans que les nouvelles stratégies soient pré-enregistrées, en fonction du niveau de dilution mesuré ou estimé, en modulant certains paramètres en relatif de la stratégie nominale ou par défaut. Par exemple, on utilise un phasage de l'injection défini par le niveau de dilution rencontré et un nombre d'injections par cycle défini par le niveau de dilution rencontré. En fonction de la mesure de dilution, la stratégie est modifiée automatiquement de telle sorte que l'injection est avancée, jusqu'à atteindre une butée pré-calibrée. Une fois cette butée pré-calibrée atteinte, le moteur passe en mode multi-injections. Ces injections sont à leur tour être avancées jusqu'à une seconde butée pré-calibrée. [0038] De cette manière, seule la stratégie d'injection nominale, qui est optimisée en particules en nombre, est pré-calibrée, d'où un gain en coût et en durée de mise au point du moteur, le moteur réalisant lui-même l'adaptation des paramètres d'injection automatiquement à partir de la référence qu'est la stratégie nominale. [0039] Les paramètres de l'injection influent sur la préparation du mélange air-essence et donc sur la combustion. Une modification sensible de l'injection est avantageusement accompagnée d'une modification de l'instant d'allumage de la bougie afin de garantir le meilleur rendement thermodynamique possible. La stratégie d'injection inclut donc avantageusement une modification de l'instant d'allumage. [0040] Le présent moteur surveille donc en continu le taux de dilution et adapte la stratégie d'injection pour bénéficier durant toute la vie du véhicule du meilleur compromis entre dilution et émissions de particules, le tout de manière entièrement transparente pour le client. Le présent mode de réalisation permet également de protéger le moteur sans pour autant provoquer une gêne pour le conducteur. [0041] Les émissions de particules sont en outre diminuées par rapport aux stratégies d'injection actuelles où la dilution n'est pas surveillée et où la stratégie d'injection est calibrée pour la vie complète du moteur afin de garantir une robustesse à la dilution. [0042] L'invention permet donc d'atteindre un compromis entre émissions de particules et dilution sur la vie du véhicule de manière entièrement transparente pour le client, de garantir une meilleure robustesse du moteur malgré une calibration optimisée en émission de particules, notamment de particules en nombre. L'invention permet en outre d'augmenter un intervalle de vidange ou de réaliser les vidanges au juste nécessaire.35

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS1. Moteur à combustion de véhicule automobile, comprenant une enceinte contenant de l'huile de lubrification du moteur, un module de détermination (20) d'un taux de dilution de carburant dans l'huile de lubrification contenue dans l'enceinte, une chambre de combustion et un module de commande d'injection de carburant à destination de la chambre de combustion lequel module de commande d'injection de carburant est apte à mettre en oeuvre (10,50,70) une injection selon au moins un paramètre d'injection, caractérisé en ce que le module de détermination d'un taux de dilution de carburant dans l'huile de lubrification fournit au module de commande d'injection une information (20) indicatrice d'un taux de dilution de carburant dans l'huile de lubrification et le module de commande d'injection est configuré pour modifier (10,50,70) ledit au moins un paramètre d'injection en fonction de l'information (20) indicatrice d'un taux de dilution de carburant dans l'huile.
  2. 2. Moteur à combustion selon la revendication 1, caractérisé en ce que le module de détermination (20) d'un taux de dilution de carburant dans l'huile de lubrification comprend un capteur de mesure de taux de carburant dans l'huile de lubrification.
  3. 3. Moteur à combustion selon la revendication 1, caractérisé en ce que le module de détermination (20) d'un taux de dilution de carburant dans l'huile de lubrification est configuré pour déterminer le taux de dilution de carburant dans l'huile en tenant compte d'un historique de fonctionnement du véhicule.
  4. 4. Moteur à combustion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le module de commande d'injection (10,50,70) comporte un comparateur lequel compare (30,40,60) une valeur de taux de dilution déterminée (20) à au moins une valeur seuil de dilution, et le module de commande d'injection est configuré pour adopter (10,50,70) une valeur différente du paramètre d'injection selon que la valeur de taux de dilution déterminée (20) est inférieure ou supérieure à ladite au moins une valeur seuil de dilution (30,40,60).
  5. 5. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'information indicatrice (20) d'un taux de dilution de carburant est une valeur indicatrice du taux de dilution de carburant et le module de commande d'injection est configuré pour mettre en oeuvre une valeur du paramètre d'injection qui évolue de manière continue en fonction de la valeur indicatrice du taux de dilution de carburant.
  6. 6. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le module de commande d'injection est configuré pour modifier (10,50,70) ledit au moins un paramètre d'injection de manière occasionnant une augmentation d'émission de particules polluantes dans des gaz d'échappement du moteur dans le cas d'une évolution du taux de dilution (30,40,60) correspondant à un accroissement de teneur en carburant dans l'huile.
  7. 7. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le module de commande d'injection est configuré pour modifier le paramètre d'injection (10,50,70) de manière à maintenir une teneur en carburant dans l'huile inférieure à une valeur limite jusqu'à une valeur de distance prédéfinie du véhicule.
  8. 8. Moteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le module de commande d'injection est configuré pour modifier le paramètre d'injection (10,50,70) en fonction d'une distance effectuée depuis une dernière vidange du moteur, d'une évolution du taux de dilution de carburant dans l'huile depuis la dernière vidange du moteur, et d'une distance restante jusqu'à une prochaine vidange du moteur.
  9. 9. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit au moins un paramètre d'injection (10,50,70) fait partie du groupe constitué d'un phasage d'injection, d'un nombre d'injection par cycle de combustion, d'une pression d'injection, d'une quantité de carburant injecté par injection.
  10. 10. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur est un moteur à allumage commandé et à injection directe.
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