FR3020836A1 - INTERNAL COMBUSTION ENGINE OF POLYFUEL TYPE WITH DIRECT INJECTION WITH COMMAND IGNITION. - Google Patents

INTERNAL COMBUSTION ENGINE OF POLYFUEL TYPE WITH DIRECT INJECTION WITH COMMAND IGNITION. Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un moteur à combustion interne de type poly-carburant à injection directe à allumage commandé fonctionnant selon un cycle moteur de comprenant une phase de compression et comprenant : - un cylindre (2), - une conduite d'échappement (14) des gaz de combustion produits dans le cylindre (2) du moteur en communication avec ce cylindre (2) au moyen d'une soupape d'échappement (15), - des moyens d'actionnement (16) de la soupape d'échappement (15) destinés à successivement ouvrir puis fermer la soupape d'échappement à des moments déterminés du cycle moteur, - des moyens de commande (17) des moyens d'actionnement (16) de la soupape d'échappement (15) en fonction du carburant utilisé par le moteur, caractérisé en ce que les moyens d'actionnement (16) de la soupape d'échappement (15) sont conçus pour successivement ouvrir puis fermer la soupape d'échappement (15) pendant une partie de la phase de compression afin de laisser échapper une partie des gaz présent dans le cylindre par la conduite d'échappement, de sorte à obtenir un taux de compression effectif adapté au carburant utilisé par le moteur.The invention relates to a direct-injection direct-injection poly-fuel combustion engine operating on an engine cycle comprising a compression phase and comprising: - a cylinder (2), - an exhaust pipe (14) combustion gases produced in the cylinder (2) of the engine in communication with the cylinder (2) by means of an exhaust valve (15), - actuating means (16) of the exhaust valve ( 15) for successively opening and then closing the exhaust valve at predetermined moments of the engine cycle, - control means (17) of the actuating means (16) of the exhaust valve (15) depending on the fuel used by the engine, characterized in that the actuating means (16) of the exhaust valve (15) are designed to successively open and then close the exhaust valve (15) during a part of the compression phase in order to to let some of the gases escape are contained in the cylinder by the exhaust pipe, so as to obtain an effective compression ratio adapted to the fuel used by the engine.

Description

Moteur à combustion interne de type poly-carburant à injection directe à allumage commandé. Domaine technique de l'invention La présente invention se rapporte au domaine des moteurs à combustion interne et plus particulièrement au contrôle des moteurs à allumage commandé pouvant fonctionner avec différents mélanges de carburants. Les nouvelles motorisations doivent répondre à une problématique de plus en plus contraignante, notamment à des limites réglementaires d'émissions de polluants et des émissions de CO2 de plus en plus sévères. A cet effet, certains véhicules sont équipés de moteurs poly-carburants à allumage commandé, communément désignés dans le domaine automobile par l'expression anglaise « flex-fuel ». Ces moteurs poly-carburants dit « flex-fuel » sont des moteurs prévus pour utiliser un premier carburant par exemple de l'essence, un second carburant, par exemple de l'éthanol, ou un mélange entre le premier carburant et le second carburant dans des proportions variables d'un remplissage à un autre du réservoir du véhicule.Internal combustion engine of the poly-fuel type with direct injection with spark ignition. TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the field of internal combustion engines and more particularly to the control of spark ignition engines that can operate with different fuel mixtures. New engines must respond to a problem that is becoming more and more restrictive, in particular to increasingly stringent regulatory limits on pollutant emissions and CO2 emissions. For this purpose, some vehicles are equipped with poly-fuel engines spark ignition, commonly referred to in the automotive field by the English expression "flex-fuel". These "flex-fuel" polyfuel engines are engines designed to use a first fuel, for example gasoline, a second fuel, for example ethanol, or a mixture between the first fuel and the second fuel in variable proportions from one fill to another of the tank of the vehicle.

Cependant, en fonction de la proportion entre le premier carburant et le second carburant dans le réservoir, le moteur à besoin de réglage adapté pour optimiser la combustion. Un paramètre de réglage important est le taux de compression du moteur. Sur les moteurs à allumage commandé, un taux de compression élevé favorise le rendement de combustion et l'augmentation de la puissance mais aussi le risque d'apparition du cliquetis. La résistance au cliquetis est aussi dépendante du carburant. Le taux de compression adéquate est donc variable selon les proportions du mélange entre le premier carburant et le second carburant destiné à être injecté dans la chambre de combustion.However, depending on the proportion between the first fuel and the second fuel in the tank, the engine needs adjustment adapted to optimize combustion. An important tuning parameter is the compression ratio of the motor. On spark ignition engines, a high compression ratio favors the combustion efficiency and the increase in power, as well as the risk of knocking. The knock resistance is also dependent on the fuel. The adequate compression ratio is therefore variable according to the proportions of the mixture between the first fuel and the second fuel intended to be injected into the combustion chamber.

On connait du document FR2927655 un dispositif de distribution variable pour moteur à allumage commandé à injection indirecte de type poly-carburant adapté pour contrôler au moins les ouvertures et fermetures des soupapes d'admission du moteur en fonction des proportions du mélange entre un premier carburant et un second carburant. On peut contrôler le taux de compression par la soupape d'admission, en jouant sur le croisement de soupape de sorte à simuler un EGR interne, dans ce cas, les gaz d'échappement reviennent dans le cylindre, ce qui pénalise le remplissage en air et donc le couple disponible. On connait encore le document US20100024750 qui propose sur un moteur à combustion interne à injection indirecte de réduire le taux de compression en laissant s'échapper pendant la phase de compression une partie du fluide présent dans le cylindre vers l'admission. Cependant le renvoi de l'air par l'admission génère de la turbulence dans l'admission et la température de l'air admis peut augmenter en raison de l'air en provenance du cylindre, avec un effet pénalisant sur le remplissage.Document FR2927655 discloses a variable dispensing device for a poly-fuel type indirect injection controlled ignition engine adapted for controlling at least the openings and closures of the engine intake valves as a function of the proportions of the mixture between a first fuel and a second fuel. The compression ratio can be controlled by the intake valve, by acting on the valve crossover so as to simulate an internal EGR, in which case the exhaust gases return to the cylinder, which penalizes the air filling. and therefore the available torque. Document US20100024750 is still known which proposes on an internal combustion engine with indirect injection to reduce the compression ratio by letting escape during the compression phase a part of the fluid present in the cylinder towards the inlet. However, the return of air through the intake generates turbulence in the intake and the temperature of the intake air can increase due to air from the cylinder, with a penalizing effect on the filling.

Par conséquent, le problème à la base de l'invention est de remédier aux inconvénients précités et de proposer un dispositif qui permet d'obtenir un taux de compression adéquate pour une utilisation dans un même moteur de carburants différents, sans pénaliser le remplissage d'air admis.Therefore, the problem underlying the invention is to overcome the aforementioned drawbacks and to provide a device that provides an adequate compression rate for use in the same engine of different fuels, without penalizing the filling of air admitted.

Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l'invention un moteur à combustion interne de type poly-carburant à injection directe à allumage commandé fonctionnant selon un cycle moteur comprenant une phase de compression et comprenant : - un cylindre, - une conduite d'échappement des gaz de combustion produits dans le cylindre du moteur en communication avec ce cylindre au moyen d'une soupape d'échappement, - des moyens d'actionnement de la soupape d'échappement destinés à successivement ouvrir puis fermer la soupape d'échappement à des moments déterminés du cycle moteur, - des moyens de commande des moyens d'actionnement de la soupape d'échappement en fonction du carburant utilisé par le moteur, caractérisé en ce que les moyens d'actionnement de la soupape d'échappement sont conçus pour successivement ouvrir puis fermer la soupape d'échappement pendant une partie de la phase de compression afin de laisser échapper une partie des gaz présent dans le cylindre par la conduite d'échappement, de sorte à obtenir un taux de compression effectif adapté au carburant utilisé par le moteur. Dans l'invention, le taux de compression effectif peut donc être ajusté au carburant utilisé par le moteur. Par ailleurs, la soupape d'échappement reste ouverte pendant le début de la phase de compression. Dans cette situation, seul de l'air admis par la soupape d'admission est expulsé par la soupape d'échappement.To achieve this objective, it is provided according to the invention an internal combustion engine of the poly-fuel direct injection type with controlled ignition operating on a motor cycle comprising a compression phase and comprising: - a cylinder, - a pipe of exhaust of combustion gases produced in the cylinder of the engine in communication with this cylinder by means of an exhaust valve, - means for actuating the exhaust valve for successively opening and closing the exhaust valve at determined moments of the engine cycle, means for controlling the means for actuating the exhaust valve as a function of the fuel used by the engine, characterized in that the means for actuating the exhaust valve are designed to successively open and then close the exhaust valve during a part of the compression phase in order to let part of the gases present in the cylinder escape by the exhaust pipe, so as to obtain an effective compression ratio adapted to the fuel used by the engine. In the invention, the effective compression ratio can therefore be adjusted to the fuel used by the engine. In addition, the exhaust valve remains open during the beginning of the compression phase. In this situation, only air admitted by the intake valve is expelled through the exhaust valve.

De préférence, le cycle moteur comprenant aussi une phase de d'échappement, les moyens d'actionnement de la soupape d'échappement comprennent un premier profil définissant une loi de levée de la soupape d'échappement pendant la phase d'échappement et un second profil définissant une loi de levée de la soupape d'échappement (15) pendant la partie de la phase de compression. Dans une variante, les moyens d'actionnement de la soupape d'échappement comprennent des moyens de décalage angulaire du second profil, les moyens de commandes étant adaptés à piloter le décalage angulaire du second profil en fonction du carburant utilisé par le moteur. Dans une variante, les moyens d'actionnement de la soupape d'échappement comprennent une came monobloc, le premier et le second profil étant solidaires de cette came.Preferably, the engine cycle also comprising an exhaust phase, the means for actuating the exhaust valve comprise a first profile defining a law for lifting the exhaust valve during the exhaust phase and a second profile defining a law of emergence of the exhaust valve (15) during the portion of the compression phase. In a variant, the means for actuating the exhaust valve comprise means for angularly shifting the second profile, the control means being adapted to control the angular offset of the second profile as a function of the fuel used by the engine. In a variant, the means for actuating the exhaust valve comprise a one-piece cam, the first and second profiles being integral with this cam.

Dans une autre variante, les moyens d'actionnement de la soupape d'échappement comprennent une came dont le second profil peut avoir un décalage angulaire variable indépendamment du premier profil.In another variant, the actuating means of the exhaust valve comprise a cam whose second profile can have a variable angular offset independently of the first profile.

Dans une autre variante, les moyens d'actionnement de la soupape d'échappement sont conçus pour optimiser le taux de compression effectif à un des carburants utilisé par le moteur. Dans une autre variante, les moyens d'actionnement sont conçus pour ouvrir puis fermer la soupape d'échappement seulement pendant une partie de la phase de compression. Dans une autre variante, le moteur comprend une sonde de richesse linéaire ou proportionnelle disposée dans la conduite d'échappement.In another variant, the means for actuating the exhaust valve are designed to optimize the effective compression ratio to one of the fuels used by the engine. In another variant, the actuating means are designed to open and then close the exhaust valve only during part of the compression phase. In another variant, the motor comprises a linear or proportional wealth sensor disposed in the exhaust pipe.

L'invention porte aussi sur un véhicule automobile comprenant un moteur selon l'une quelconque des variantes précédemment décrites. L'invention porte encore sur un procédé de fonctionnement d'un moteur à combustion interne de type poly-carburant à injection directe à allumage commandé fonctionnant selon un cycle moteur comprenant une phase de compression, le moteur comprenant un cylindre, une conduite d'échappement des gaz de combustion produits dans le cylindre du moteur en communication avec ce cylindre au moyen d'une soupape d'échappement, le procédé comprenant une étape de détection du carburant utilisé par le moteur, et se caractérisant par une étape d'ouverture puis de fermeture de la soupape d'échappement pendant une partie de la phase de compression afin de laisser échapper une partie des gaz présent dans le cylindre par la conduite d'échappement, de sorte à obtenir un taux de compression effectif adapté au carburant utilisé par le moteur. Brève description des dessins D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'un mode particulier de réalisation, non limitatif de l'invention, faite en référence aux figures dans lesquelles : - La figure 1 est une représentation schématique d'un véhicule équipé d'un moteur à combustion interne à allumage commandé à injection directe de type poly-carburants de l'invention. - La figure 2 présente sur un diagramme Pression-Volume, une simulation simplifiée de cycle de fonctionnement à quatre phases d'un moteur à injection directe à allumage commandé selon l'art antérieur. - La figure 3 présente sur un diagramme Pression-Volume, une simulation simplifiée de cycle de fonctionnement à quatre phases d'un moteur de l'invention selon un premier mode de réalisation pour un premier carburant. - La figure 4 présente en coupe en coupe transversale une came à double profil prévu pour le premier mode de réalisation du moteur de l'invention. - La figure 5 présente sur un diagramme Pression-Volume, une simulation simplifiée de cycle de fonctionnement à quatre phases d'un moteur de l'invention selon le même mode de réalisation que celui évoqué à la figure 3 pour un second carburant. - La figure 6 présente sur un diagramme Pression-Volume, une simulation simplifiée de cycle de fonctionnement à quatre phases d'un moteur de l'invention pour un second mode de réalisation et pour le second carburant. - La figure 7 présente sur un diagramme Pression-Volume, une simulation simplifiée de cycle de fonctionnement à quatre phases d'un moteur de l'invention pour un troisième mode de réalisation et pour le second carburant.The invention also relates to a motor vehicle comprising an engine according to any one of the previously described variants. The invention also relates to a method of operation of a direct-injection direct injection poly-fuel type internal combustion engine operating on an engine cycle comprising a compression phase, the engine comprising a cylinder, an exhaust pipe combustion gases produced in the cylinder of the engine in communication with this cylinder by means of an exhaust valve, the method comprising a step of detecting the fuel used by the engine, and characterized by a step of opening and then of closing the exhaust valve during a portion of the compression phase to allow a portion of the gases present in the cylinder to escape through the exhaust pipe, so as to obtain an effective compression ratio adapted to the fuel used by the engine . BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Other features and advantages will appear on reading the following description of a particular embodiment, not limiting of the invention, with reference to the figures in which: - Figure 1 is a representation schematic of a vehicle equipped with a direct injection internal combustion engine with direct injection type polyfuels of the invention. FIG. 2 shows on a Pressure-Volume diagram, a simplified simulation of a four-phase operating cycle of a spark ignition direct injection engine according to the prior art. FIG. 3 shows on a Pressure-Volume diagram a simplified simulation of a four-phase operating cycle of an engine of the invention according to a first embodiment for a first fuel. - Figure 4 shows in section in cross section a double profile cam provided for the first embodiment of the motor of the invention. FIG. 5 shows on a Pressure-Volume diagram a simplified simulation of a four-phase operating cycle of an engine of the invention according to the same embodiment as that mentioned in FIG. 3 for a second fuel. FIG. 6 shows on a Pressure-Volume diagram a simplified simulation of a four-phase operating cycle of an engine of the invention for a second embodiment and for the second fuel. FIG. 7 shows on a pressure-volume diagram a simplified simulation of a four-phase operating cycle of an engine of the invention for a third embodiment and for the second fuel.

Description détaillée La figure 1 représente schématiquement un véhicule 1 équipé d'un moteur à combustion interne. Par exemple, le véhicule 1 est un véhicule automobile tel qu'une voiture.DETAILED DESCRIPTION FIG. 1 schematically represents a vehicle 1 equipped with an internal combustion engine. For example, the vehicle 1 is a motor vehicle such as a car.

Le moteur du véhicule 1 est équipé de plusieurs cylindres. Toutefois, pour simplifier l'illustration, seul un cylindre 2 de ce moteur à combustion est représenté sur la figure 1. A l'intérieur du cylindre 2, un piston 3 est monté déplaçable en translation entre un point mort haut (PMH) et un point mort bas (PMB). Ce piston 3 entraîne en rotation une manivelle 4 d'un vilebrequin 5 par l'intermédiaire d'une bielle 6. Le vilebrequin 5 entraîne en rotation, par l'intermédiaire d'un mécanisme non représenté, les roues motrices du véhicule 2 telles que la roue 7.The engine of the vehicle 1 is equipped with several cylinders. However, to simplify the illustration, only a cylinder 2 of this combustion engine is shown in Figure 1. Inside the cylinder 2, a piston 3 is mounted movable in translation between a top dead center (TDC) and a bottom dead center (PMB). This piston 3 rotates a crank 4 of a crankshaft 5 by means of a connecting rod 6. The crankshaft 5 drives in rotation, through a mechanism (not shown), the drive wheels of the vehicle 2 such that the wheel 7.

Le cylindre 2 définit une chambre de combustion 8 délimitée par la partie supérieure du piston 3 et une culasse non représentée. Un conduit 9 d'admission d'air frais débouche dans la chambre 8 par l'intermédiaire d'une ouverture d'admission. Une soupape 10 d'admission est déplaçable entre une position fermée dans laquelle elle ferme de façon étanche à l'air frais l'ouverture d'admission, et une position ouverte dans laquelle l'air frais peut être admis à l'intérieur de la chambre 8 par l'intermédiaire de l'ouverture d'admission. La soupape 10 est déplacée entre sa position ouverte et sa position fermée par des moyens d'actionnement 11 de la soupape d'admission. Un injecteur 12 de carburant est prévu dans le cylindre 2 pour injecter le carburant directement à l'intérieur de la chambre 8. Une bougie 13 disposée dans le cylindre 2 et propre à allumer le mélange air frais/carburant dans la chambre 8 de combustion est également prévue. Un conduit 14 d'échappement débouche également à l'intérieur de la chambre 8 de combustion par l'intermédiaire d'une ouverture d'échappement. Cette ouverture d'échappement est obturable par une soupape 15 d'échappement déplaçable entre une position fermée, et une position ouverte dans laquelle les gaz brûlés contenus à l'intérieur de la chambre 8 peuvent s'échapper par l'intermédiaire du conduit 14. Cette soupape 15 est déplacée entre ces positions ouverte et fermée par des moyens d'actionnement 16 dont des modes de réalisation seront détaillés ultérieurement. Les différents équipements du moteur susceptibles d'être commandés tels que les actionneurs 11, 16, la bougie d'allumage 13 ou encore l'injecteur 12 de carburant sont raccordés à de moyens 17 de commande du moteur ou calculateur conçus pour les piloter, notamment en fonction du carburant utilisé par le moteur qui est dit poly- carburants car prévus pour utiliser plusieurs carburants. Le moteur peut être prévu pour utiliser un premier carburant par exemple de l'essence, un second carburant, par exemple de l'éthanol, ou un mélange entre le premier carburant et le second carburant dans des proportions variables d'un remplissage à un autre du réservoir du véhicule. Pour simplifier la figure 1, les connexions entre cette unité 17 et les différents équipements commandés n'ont pas été représentées.The cylinder 2 defines a combustion chamber 8 delimited by the upper part of the piston 3 and a cylinder head not shown. A duct 9 fresh air intake opens into the chamber 8 via an inlet opening. An intake valve is movable between a closed position in which it closes the intake opening in a fresh airtight manner, and an open position in which fresh air can be admitted into the interior of the chamber. room 8 through the intake opening. The valve 10 is moved between its open position and its closed position by actuating means 11 of the intake valve. A fuel injector 12 is provided in the cylinder 2 to inject the fuel directly inside the chamber 8. A spark plug 13 placed in the cylinder 2 and able to ignite the fresh air / fuel mixture in the combustion chamber 8 is also planned. An exhaust duct 14 also opens into the combustion chamber 8 via an exhaust opening. This exhaust opening is closable by an exhaust valve movable between a closed position and an open position in which the burnt gases contained inside the chamber 8 can escape via the conduit 14. This valve 15 is moved between these open and closed positions by actuating means 16, embodiments of which will be detailed later. The various equipment of the engine that can be controlled such as the actuators 11, 16, the spark plug 13 or the fuel injector 12 are connected to means 17 for controlling the engine or computer designed to control them, in particular depending on the fuel used by the engine which is said to be fuels because planned to use more fuels. The engine can be provided to use a first fuel for example gasoline, a second fuel, for example ethanol, or a mixture between the first fuel and the second fuel in varying proportions from one filling to another of the vehicle tank. To simplify FIG. 1, the connections between this unit 17 and the various equipment items ordered have not been represented.

Le calculateur 17 est également raccordé à une sonde de richesse 18 implanté dans le conduit d'échappement 14. Le calculateur 17 peut être également raccordé à de nombreux autres capteurs tels que par exemple un capteur 19 du régime moteur N. En raison du fonctionnement de l'invention qui sera détaillé plus loin, même quand le moteur fonctionne en condition stoechiométrique, le conduit d'échappement 14 est traversé par des gaz dont la richesse est vue pauvre par la sonde de richesse 18. Celle-ci doit donc être linéaire ou proportionnelle pour permettre de distinguer les différents niveaux de richesse des gaz d'échappement traversant le conduit d'échappement 14.The computer 17 is also connected to a wealth sensor 18 implanted in the exhaust duct 14. The computer 17 can also be connected to many other sensors such as for example a sensor 19 of the engine speed N. Due to the operation of the invention will be detailed later, even when the engine operates in a stoichiometric condition, the exhaust duct 14 is crossed by gases whose richness is poor view by the wealth probe 18. This must be linear or proportional to distinguish the different levels of wealth of the exhaust gas through the exhaust duct 14.

Le calculateur 17 comprend des moyens de détection du carburant utilisé par le moteur en fonction de la richesse des gaz d'échappement relevée par la sonde de richesse 18. Le calculateur 17 comprend également des moyens de pilotage de l'actionneur 16 de soupape d'échappement 15 en fonction du carburant détecté.The computer 17 comprises means for detecting the fuel used by the engine as a function of the richness of the exhaust gases detected by the richness sensor 18. The computer 17 also comprises means for controlling the valve actuator 16. exhaust 15 depending on the fuel detected.

La figure 2 présente sur un diagramme Pression-Volume une simulation simplifiée de cycle de fonctionnement à quatre phases d'un moteur à injection directe selon l'art antérieur, avec un taux de compression géométrique fixe de 14,5. Le taux de compression géométrique, tcg, est défini par la relation connue : = VpmH VPMB étant le volume du cylindre quand le piston est au Point Mort Bas (PMB) et et VPMH le volume du cylindre quand le piston est au Point Mort Haut (PMH). Au cours de ce cycle, la phase d'admission de l'air dans le cylindre à lieu du point A pour lequel le piston est au Point Mort Haut (PMH) au point B A pour lequel le piston est au Point Mort Bas (PMB). Pendant cette phase d'admission, la soupape d'admission est ouverte et la soupape d'échappement est fermée. Après la phase d'admission vient la phase de compression (du point B jusqu'au point C), pendant laquelle la soupape d'admission et la soupape d'échappement sont fermées, le piston se déplace du Point Mort Bas (PMB) au Point Mort Haut (PMH). S'agissant d'un moteur à injection directe, le carburant est injecté puis le mélange air/ carburant est allumé au cours de cette phase de VPMB compression, respectivement au point In puis au point Ig. Après la phase de compression vient la phase détente (du point C au point E), pendant laquelle la soupape d'admission et la soupape d'échappement sont fermées, le piston se déplace de nouveau du Point Mort Haut (PMH) au Point Mort Bas (PMB). Après la phase de détente vient la phase d'échappement (du point E au point A) pendant laquelle la soupape d'admission est fermée, la soupape d'échappement est ouverte, le piston se déplace du Point Mort Bas (PMB) au Point Mort Haut (PMH). La figure 3 présente maintenant sur un diagramme Pression-Volume une simulation simplifiée de cycle de fonctionnement à quatre phases d'un moteur à injection directe selon un premier mode de réalisation du moteur de l'invention. Le taux de compression géométrique est encore de 14,5. Le cycle de fonctionnement de la figure 3 diffère de celui de la figure 2 en ce qu'en début de phase de compression la soupape d'échappement s'ouvre au point BO, confondu dans cet exemple avec le point B, en début de compression et se referme au cours de la phase de compression au point B1, avant l'injection du carburant, au point In. Dans ce cas l'augmentation de pression des gaz dans le cylindres débute réellement à partir du point B1, ce qui permet d'ajuster le taux de compression effectif à une valeur inférieure à celui du taux de compression géométrique en laissant échapper au cours d'une partie de la phase de compression une partie des gaz présent dans le cylindre par la conduite d'échappement 14. Dans ce cas le taux de compression effectif est optimisé pour un premier carburant E100 (100% d'éthanol) soit ici 13,5.FIG. 2 shows on a pressure-volume diagram a simplified simulation of a four-phase operating cycle of a direct injection engine according to the prior art, with a fixed geometric compression ratio of 14.5. The geometric compression ratio, tcg, is defined by the known relation: = VpmH VPMB being the volume of the cylinder when the piston is at Low Dead Point (PMB) and and VPMH the volume of the cylinder when the piston is at Top Dead Center ( TDC). During this cycle, the phase of admission of air into the cylinder instead of point A for which the piston is at Top Dead Point (TDC) at point BA for which the piston is at Low Dead Point (PMB) . During this intake phase, the intake valve is open and the exhaust valve is closed. After the intake phase comes the compression phase (from point B to point C), during which the intake valve and the exhaust valve are closed, the piston moves from the lowest dead point (PMB) to Top Dead Point (TDC). In the case of a direct injection engine, the fuel is injected and then the air / fuel mixture is ignited during this phase of VPMB compression, at the point In and then at the point Ig. After the compression phase comes the expansion phase (from point C to point E), during which the intake valve and the exhaust valve are closed, the piston moves again from the Top Dead Center (TDC) to the dead point Low (PMB). After the expansion phase comes the exhaust phase (from point E to point A) during which the intake valve is closed, the exhaust valve is opened, the piston moves from the bottom dead point (PMB) to the point Death High (PMH). FIG. 3 now shows on a pressure-volume diagram a simplified simulation of a four-phase operating cycle of a direct injection engine according to a first embodiment of the engine of the invention. The geometric compression ratio is still 14.5. The operating cycle of FIG. 3 differs from that of FIG. 2 in that at the beginning of the compression phase the exhaust valve opens at the point BO, which in this example coincides with the point B at the beginning of compression. and closes during the compression phase at point B1, before the injection of the fuel, at the point In. In this case the pressure increase of the gases in the cylinders actually starts from the point B1, which allows to adjust the effective compression ratio to a value lower than that of the geometrical compression ratio by allowing part of the gases present in the cylinder to escape during part of the compression phase through the exhaust pipe 14. case the effective compression ratio is optimized for a first fuel E100 (100% ethanol) is here 13.5.

Le taux de compression effectif, tc eff, en tenant compte du volume réel VB1, comprimé par le piston entre sa position à la fermeture de la soupape d'échappement au point B1 et le PMH, pendant la phase de compression du cycle moteur est alors défini par la relation suivante : VB1 VPMH Pour parvenir au cycle de fonctionnement de la figure 3, il est prévu d'utiliser pour ce premier mode de réalisation des moyens d'actionnement 16 comprenant une came à double profil telle qu'illustrée à la figure 4. Les deux profils sont solidaires de la came qui est monobloc. tic eff 35 Sur la figure 4 est présentée en coupe transversale une telle came 20. Cette came 20 comprend un premier profil 21 définissant la loi de levée de la soupape d'échappement pendant la phase d'échappement et un second profil 22 définissant une loi de levée pendant la phase de compression, entre BO et B1 sur la figure 3. La came 20 peut être portée par un arbre à cames 23. Afin d'adapter le taux de compression effectif à un second carburant, par exemple de l'E22 (essence comprenant 22% d'éthanol), les moyens d'actionnement peuvent comprendre des moyens de calage angulaire de la came 20 relativement au vilebrequin du moteur. Dans ce premier mode de réalisation la came 20 est donc décalée angulairement dans son ensemble. Le calculateur 17 est alors adapté à piloter le décalage angulaire du second profil 22 en fonction du carburant utilisé par le moteur. La figure 5 présente sur un diagramme Pression-Volume une simulation simplifiée de cycle de fonctionnement à quatre phases d'un moteur à injection directe selon le premier mode de réalisation de l'invention. Le cycle de fonctionnement de la figure 5 diffère de celui de la figure 3 en ce que la soupape d'échappement s'ouvre plus tard pendant la phase de compression (le point BO n'est pas confondu avec le point B) une partie de la phase de compression. Par conséquent la soupape d'échappement se referme au cours de la phase de compression au point B1 également plus tard que sur la figure 3, avant l'injection du carburant. Dans ce cas, l'augmentation de pression des gaz dans le cylindre débute réellement à partir du point B1, ce qui permet d'ajuster le taux de compression effectif à une valeur inférieure à celui du taux de compression géométrique en ayant laissant échapper au cours d'une partie de la phase de compression une partie des gaz présent dans le cylindre par la conduite d'échappement 14. Dans ce cas le taux de compression effectif est ajusté à 10,5 pour le fonctionnement du moteur avec un second carburant, par exemple de l'E22 (22% d'éthanol). Ce décalage est obtenu par un décalage angulaire de la came 20 dans son ensemble relativement au vilebrequin de sorte que le second profil 22 définissant une loi de levée de la soupape d'échappement pendant la phase de compression, entre BO et B1 opère plus tard pendant la phase de compression qu'avec le premier carburant requérant un taux de compression effectif plus élevé. Dans ce premier mode de réalisation, les moyens d'actionnement 16 de la soupape d'échappement 15, en particulier la came 20 et son décalage angulaire dans la phase de compression sont conçus pour optimiser le taux de compression effectif à moins un des carburants utilisé par le moteur, ici l'E100. Pour d'autres carburant utilisés par le moteur tel l'E22 on pourra ajuster le taux de compression effectif, ici 10,5, mais sans atteindre un optimum serait plutôt un taux de compression de 9. L'E100 est choisi comme carburant de référence ici car son taux de compression optimum est le plus proche du taux de compression géométrique du moteur.The effective compression ratio, tc eff, taking into account the actual volume VB1, compressed by the piston between its position at the closing of the exhaust valve at point B1 and the PMH, during the compression phase of the engine cycle is then defined by the following relationship: VB1 VPMH To achieve the operating cycle of Figure 3, it is intended to use for this first embodiment of the actuating means 16 comprising a double profile cam as shown in FIG. 4. The two profiles are integral with the cam which is monobloc. In FIG. 4 is shown in cross section such a cam 20. This cam 20 comprises a first profile 21 defining the law of emergence of the exhaust valve during the exhaust phase and a second profile 22 defining a law during the compression phase, between BO and B1 in FIG. 3. The cam 20 can be carried by a camshaft 23. In order to adapt the effective compression ratio to a second fuel, for example the E22 (Gasoline comprising 22% ethanol), the actuating means may comprise angular setting means of the cam 20 relative to the crankshaft of the engine. In this first embodiment, the cam 20 is angularly offset as a whole. The computer 17 is then adapted to control the angular offset of the second profile 22 as a function of the fuel used by the engine. FIG. 5 shows on a pressure-volume diagram a simplified simulation of a four-phase operating cycle of a direct injection engine according to the first embodiment of the invention. The operating cycle of FIG. 5 differs from that of FIG. 3 in that the exhaust valve opens later during the compression phase (the point BO is not coincident with the point B) a part of the compression phase. Therefore the exhaust valve closes during the compression phase at point B1 also later than in Figure 3, before the fuel injection. In this case, the pressure increase of the gases in the cylinder actually starts from the point B1, which makes it possible to adjust the effective compression ratio to a value lower than that of the geometric compression ratio, having lost part of the compression phase a portion of the gas present in the cylinder through the exhaust pipe 14. In this case the effective compression ratio is adjusted to 10.5 for the operation of the engine with a second fuel, by example of E22 (22% ethanol). This offset is obtained by an angular offset of the cam 20 as a whole relative to the crankshaft so that the second profile 22 defining a law of emergence of the exhaust valve during the compression phase, between BO and B1 operates later during the compression phase with the first fuel requiring a higher effective compression ratio. In this first embodiment, the actuating means 16 of the exhaust valve 15, in particular the cam 20 and its angular offset in the compression phase are designed to optimize the effective compression ratio at least one of the fuels used by the engine, here the E100. For other fuel used by the engine such as the E22 we can adjust the effective compression ratio, here 10.5, but without reaching an optimum would be rather a compression ratio of 9. The E100 is chosen as a reference fuel here because its optimum compression ratio is the closest to the geometric compression ratio of the engine.

Dans un second mode de réalisation, on peut prévoir que les moyens d'actionnement 16 comprennent une came dont le second profil 22 puisse avoir un décalage angulaire variable indépendamment du premier profil 21, par exemple par une forme tridimensionnelle appropriée ou des profils concentriques.In a second embodiment, it can be provided that the actuating means 16 comprise a cam whose second profile 22 can have a variable angular offset independently of the first profile 21, for example by an appropriate three-dimensional shape or concentric profiles.

Dans ce second mode de réalisation, les moyens d'actionnement 16 de la soupape d'échappement 15, en particulier la came 20 et son décalage angulaire dans la phase de compression sont conçus pour optimiser le taux de compression effectif à moins un des carburants utilisé par le moteur, ici l'E100. Le cycle de fonctionnement de ce second mode de réalisation, pour le premier carburant E100, illustrée sur un diagramme Pression-Volume, correspond à celui présenté à la figure 3 pour le premier mode de réalisation avec ce carburant. La figure 6 présente sur un diagramme Pression-Volume une simulation simplifiée de cycle de fonctionnement à quatre phases d'un moteur à injection directe selon un second mode de réalisation, avec le second carburant E22. Le cycle de fonctionnement de la figure 6 montre, comme pour la figure 5, que la soupape d'échappement s'ouvre et se referme plus tard pendant la phase de compression (le point BO n'est pas confondu avec le point B), que sur la figure 3. Dans ce cas, l'augmentation de pression des gaz dans le cylindre débute réellement à partir du point B1, ce qui permet d'ajuster le taux de compression effectif à une valeur inférieure à celui du taux de compression géométrique en ayant laissant échapper au cours d'une partie de la phase de compression une partie des gaz présent dans le cylindre par la conduite d'échappement 14. Dans ce cas le taux de compression effectif est ajusté à 10,5 pour le fonctionnement du moteur avec un second carburant, par exemple de l'E22 (22% d'éthanol). Ce décalage est obtenu par un décalage angulaire du second profil 22 de la came 20 relativement au vilebrequin.In this second embodiment, the actuating means 16 of the exhaust valve 15, in particular the cam 20 and its angular offset in the compression phase, are designed to optimize the effective compression ratio at least one of the fuels used. by the engine, here the E100. The operating cycle of this second embodiment, for the first fuel E100, illustrated on a Pressure-Volume diagram, corresponds to that shown in Figure 3 for the first embodiment with this fuel. FIG. 6 shows on a pressure-volume diagram a simplified simulation of a four-phase operating cycle of a direct injection engine according to a second embodiment, with the second fuel E22. The operating cycle of FIG. 6 shows, as for FIG. 5, that the exhaust valve opens and closes later during the compression phase (point BO is not coincident with point B), only in FIG. 3. In this case, the pressure increase of the gases in the cylinder actually starts from the point B1, which makes it possible to adjust the effective compression ratio to a value lower than that of the geometric compression ratio. having escaped during part of the compression phase a portion of the gases present in the cylinder through the exhaust pipe 14. In this case the effective compression ratio is adjusted to 10.5 for the operation of the engine with a second fuel, for example E22 (22% ethanol). This offset is obtained by an angular offset of the second profile 22 of the cam 20 relative to the crankshaft.

Toutefois, à la différence de la figure 5, le premier profil 21 n'ayant pas été décalé angulairement dans ce second mode de réalisation, le diagramme Pression-Volume ne présente pas la partie en H (entre E et B) visible sur la figure 5, due au déplacement angulaire du premier profil 21 solidairement avec le deuxième profil 22. Le travail du cycle est donc meilleur dans ce second mode de réalisation. Dans un troisième mode de réalisation on peut encore prévoir que les moyens d'actionnement 16 sont conçus pour ouvrir puis fermer la soupape d'échappement 15 seulement pendant une partie de la phase de compression. La soupape d'échappement 15 est alors dédiée à cette ouverture pendant la phase de compression. Une autre soupape d'échappement est alors prévue pour l'ouverture pendant la phase d'échappement du cycle moteur.However, unlike FIG. 5, the first profile 21 having not been angularly offset in this second embodiment, the Pressure-Volume diagram does not show the part in H (between E and B) visible in FIG. 5, due to the angular displacement of the first profile 21 integrally with the second profile 22. The work cycle is better in this second embodiment. In a third embodiment it can further be provided that the actuating means 16 are designed to open and then close the exhaust valve 15 only during part of the compression phase. The exhaust valve 15 is then dedicated to this opening during the compression phase. Another exhaust valve is then provided for opening during the exhaust phase of the engine cycle.

Dans ce troisième mode de réalisation, le cycle de fonctionnement pour le premier carburant E100, illustré sur un diagramme Pression-Volume, correspond à celui présenté à la figure 3 pour le premier mode de réalisation avec ce même carburant.In this third embodiment, the operating cycle for the first fuel E100, illustrated on a pressure-volume diagram, corresponds to that shown in FIG. 3 for the first embodiment with this same fuel.

La figure 7 présente sur un diagramme Pression-Volume une simulation simplifiée de cycle de fonctionnement à quatre phases d'un moteur à injection directe selon ce troisième mode de réalisation, avec le second carburant E22. Le cycle de fonctionnement de la figure 7 montre que la soupape d'échappement se referme plus tard pendant la phase de compression, que sur la figure 3. Dans ce cas, l'augmentation de pression des gaz dans le cylindre débute réellement à partir du point B1, ce qui permet d'ajuster le taux de compression effectif à une valeur inférieure à celui du taux de compression géométrique en ayant laissant échapper au cours d'une partie de la phase de compression une partie des gaz présent dans le cylindre par la conduite d'échappement 14. Dans ce cas le taux de compression effectif est ajusté à 10,5 pour le fonctionnement du moteur avec un second carburant, par exemple de l'E22 (22% d'éthanol). Les avantages de cette troisième variante est de permettre un réglage de la durée et de la levée de la soupape d'échappement. La pression dans le cylindre en début de compression étant faible, l'ouverture de la soupape à ce moment demande peu d'effort et donc autorise un dimensionnement moins contraignant comparativement à une soupape d'échappement devant s'ouvrir pendant la phase d'échappement.35 D'un point de vue du fonctionnement, les principales étapes du fonctionnement du moteur de l'invention sont les suivantes : - Détection du carburant utilisé par le moteur, par exemple au moyen de la sonde de richesse 18 et des moyens de commande 17, Ouverture puis fermeture de la soupape d'échappement 15, au moyen des moyens de commande 17 et d'actionnement 16 de la soupape d'échappement 15, pendant une partie de la phase de compression afin de laisser échapper une partie des gaz présent dans le cylindre 2 par la conduite d'échappement 14, de sorte à obtenir un taux de compression effectif adapté au carburant utilisé par le moteur. Comparaison des avantages des trois modes de réalisation : Le premier mode est le moins coûteux, mais on perd de l'efficacité lorsque l'on réduit le taux de compression effectif. Le second mode est de coût supérieur au premier mode de réalisation mais l'on perd moins d'efficacité lorsque l'on réduit le taux de compression effectif.FIG. 7 shows on a pressure-volume diagram a simplified simulation of a four-phase operating cycle of a direct injection engine according to this third embodiment, with the second fuel E22. The operating cycle of FIG. 7 shows that the exhaust valve closes again later during the compression phase than in FIG. 3. In this case, the pressure increase of the gases in the cylinder actually starts from the point B1, which makes it possible to adjust the effective compression ratio to a value lower than that of the geometric compression ratio having, during a part of the compression phase, allowed part of the gases present in the cylinder to escape through the exhaust pipe 14. In this case the effective compression ratio is adjusted to 10.5 for the operation of the engine with a second fuel, for example E22 (22% ethanol). The advantages of this third variant is to allow an adjustment of the duration and the lifting of the exhaust valve. Since the pressure in the cylinder at the beginning of compression is low, the opening of the valve at this moment requires little effort and therefore allows less restrictive sizing compared to an exhaust valve that must open during the exhaust phase. From an operating point of view, the main stages in the operation of the engine of the invention are the following: detection of the fuel used by the engine, for example by means of the richness probe 18 and control means 17, opening and closing of the exhaust valve 15, by means of the control means 17 and actuation 16 of the exhaust valve 15, during part of the compression phase in order to let out some of the gases present in the cylinder 2 by the exhaust pipe 14, so as to obtain an effective compression ratio adapted to the fuel used by the engine. Comparison of the advantages of the three embodiments: The first mode is the least expensive, but one loses efficiency when one reduces the effective compression ratio. The second mode is higher cost in the first embodiment but less efficiency is lost when reducing the effective compression ratio.

Le troisième mode est de coût supérieur au second mode de réalisation, mais comme l'ouverture à l'échappement pendant la phase d'échappement est indépendante de celle pendant la phase de compression, on ne perd pas d'efficacité.The third mode is higher cost in the second embodiment, but as the opening to the exhaust during the exhaust phase is independent of that during the compression phase, we do not lose efficiency.

L'invention permet une large variation du taux de compression effectif, ce qui permet une adaptation du fonctionnement d'un même moteur à plusieurs carburants. L'invention permet d'éviter les phénomènes de cliquetis sans réduire l'avance à l'allumage donc sans dégrader la combustion, ce qui permet de maintenir la performance et l'agrément du moteur, notamment son couple.The invention allows a wide variation in the effective compression ratio, which allows an adaptation of the operation of the same engine with several fuels. The invention makes it possible to avoid rattling phenomena without reducing the ignition advance, thus without degrading the combustion, which makes it possible to maintain the performance and the pleasure of the engine, particularly its torque.

Claims (10)

REVENDICATIONS1. Moteur à combustion interne de type poly-carburant à injection directe à allumage commandé fonctionnant selon un cycle moteur comprenant une phase de compression et comprenant : - un cylindre (2), - une conduite d'échappement (14) des gaz de combustion produits dans le cylindre (2) du moteur en communication avec ce cylindre (2) au moyen d'une soupape d'échappement (15), - des moyens d'actionnement (16) de la soupape d'échappement (15) destinés à 10 successivement ouvrir puis fermer la soupape d'échappement à des moments (BO, B1) déterminés du cycle moteur, - des moyens de commande (17) des moyens d'actionnement (16) de la soupape d'échappement (15) en fonction du carburant utilisé par le moteur, caractérisé en ce que les moyens d'actionnement (16) de la soupape d'échappement 15 (15) sont conçus pour successivement ouvrir puis fermer la soupape d'échappement (15) pendant une partie de la phase de compression afin de laisser échapper une partie des gaz présent dans le cylindre par la conduite d'échappement, de sorte à obtenir un taux de compression effectif adapté au carburant utilisé par le moteur.REVENDICATIONS1. A direct injection direct injection poly fuel type internal combustion engine operating on an engine cycle comprising a compression stage and comprising: - a cylinder (2), - an exhaust pipe (14) for the combustion gases produced in the cylinder (2) of the engine in communication with this cylinder (2) by means of an exhaust valve (15), - actuating means (16) of the exhaust valve (15) for successively opening and closing the exhaust valve at specified times (BO, B1) of the engine cycle, - control means (17) of the actuating means (16) of the exhaust valve (15) depending on the fuel used by the engine, characterized in that the actuating means (16) of the exhaust valve (15) are adapted to successively open and close the exhaust valve (15) during a part of the compression phase in order to let some of the gases present in the cylinder through the exhaust pipe, so as to obtain an effective compression ratio adapted to the fuel used by the engine. 2. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le cycle moteur comprenant 20 aussi une phase de d'échappement, les moyens d'actionnement (16) de la soupape d'échappement (15) comprennent un premier profil (21) définissant une loi de levée de la soupape d'échappement (15) pendant la phase d'échappement et un second profil (22) définissant une loi de levée de la soupape d'échappement (15) pendant la partie de la phase de compression. 252. Engine according to claim 1, characterized in that the engine cycle also comprising an exhaust phase, the actuating means (16) of the exhaust valve (15) comprise a first profile (21) defining a law of emergence of the exhaust valve (15) during the exhaust phase and a second profile (22) defining a law of emergence of the exhaust valve (15) during the portion of the compression phase. 25 3. Moteur selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens d'actionnement (16) de la soupape d'échappement (15) comprennent des moyens de décalage angulaire du second profil (22), les moyeris de commandes (17) étant adaptés à piloter le décalage angulaire du second profil (22) en fonction du carburant utilisé par le moteur. 303. Motor according to claim 1 or claim 2, characterized in that the actuating means (16) of the exhaust valve (15) comprise angular displacement means of the second profile (22), the moyeris commands (17) being adapted to control the angular offset of the second profile (22) depending on the fuel used by the engine. 30 4. Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens d'actionnement (16) de la soupape d'échappement (15) comprennent une came (20) monobloc, le premier et le second profil (21, 22) étant solidaires de cette came (20).4. Engine according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the actuating means (16) of the exhaust valve (15) comprise a cam (20) monobloc, the first and the second profile ( 21, 22) being integral with this cam (20). 5. Moteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens d'actionnement (16) de la soupape d'échappement (15) comprennent une came (20) dont le second profil (22) peut avoir un décalage angulaire variable indépendamment du premier profil (21).5. Motor according to claim 3, characterized in that the actuating means (16) of the exhaust valve (15) comprise a cam (20) whose second profile (22) can have a variable angular offset independently of the first profile (21). 6. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce les moyens d'actionnement (16) de la soupape d'échappement (15) sont conçus pour optimiser le taux de compression effectif à un des carburants utilisé par le moteur.6. Engine according to any one of the preceding claims, characterized in that the actuating means (16) of the exhaust valve (15) are designed to optimize the effective compression ratio to one of the fuels used by the engine. 7. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'actionnement (16) sont conçus pour ouvrir puis fermer la soupape d'édiaPpement (15) seulement pendant une partie de la phase de compression.An engine according to claim 1, characterized in that the actuating means (16) is adapted to open and then close the dispensing valve (15) only during part of the compression phase. 8. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une sonde de richesse (18) linéaire ou proportionnelle disposée dans la conduite d'échappement (14).8. Motor according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a linear or proportional wealth sensor (18) disposed in the exhaust pipe (14). 9. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes.9. Motor vehicle, characterized in that it comprises an engine according to any one of the preceding claims. 10. Procédé de fonctionnement d'un moteur à combustion interne de type poly- carburant à injection directe à allumage commandé fonctionnant selon un cycle moteur comprenant une phase de compression, le moteur comprenant un cylindre (2), une conduite d'échappement (14) des gaz de combustion produits dans le cylindre (2) du moteur en communication avec ce cylindre (2) au moyen d'une soupape d'échappement (15), le procédé comprenant une étape de détection du carburant utilisé par le moteur, et se caractérisant par une étape d'ouverture puis de fermeture de la soupape d'échappement (15) pendant une partie de la phase de compression afin de laisser échapper une partie des gaz présent dans le cylindre (2) par la conduite d'échappement (14), de sorte à obtenir un taux de compression effectif adapté au carburant utilisé par le moteur.10. A method of operating an internal combustion engine of the polyurethane direct injection type with positive ignition operating on an engine cycle comprising a compression phase, the engine comprising a cylinder (2), an exhaust pipe (14). ) combustion gases produced in the cylinder (2) of the engine in communication with the cylinder (2) by means of an exhaust valve (15), the method comprising a step of detecting the fuel used by the engine, and characterized by a step of opening and closing the exhaust valve (15) during a portion of the compression phase to allow a portion of the gases present in the cylinder (2) to escape through the exhaust pipe ( 14), so as to obtain an effective compression ratio adapted to the fuel used by the engine.
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