FR3020837A1 - METHOD FOR MANAGING A MOTOR VEHICLE INTERNAL COMBUSTION ENGINE IN A PUSH MODE TO REDUCE FUEL CONSUMPTION AND EMISSIONS - Google Patents
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Abstract
Procédé de gestion d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile, pour réduire sa consommation de carburant. Le moteur (1) comporte une installation d'injection (6) et une conduite de gaz d'échappement (8) avec un catalyseur (3), équipée d'au moins une sonde lambda (4, 5) pour la régulation lambda du mélange air/carburant d'alimentation. Pendant la phase de poussée du moteur (1) on neutralise le passage de l'air dans le catalyseur (3).A method of managing an internal combustion engine of a motor vehicle, to reduce fuel consumption. The engine (1) comprises an injection plant (6) and an exhaust gas pipe (8) with a catalyst (3), equipped with at least one lambda probe (4, 5) for the lambda control of the engine. air / fuel feed mixture. During the thrust phase of the engine (1) the passage of air in the catalyst (3) is neutralized.
Description
Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un procédé de gestion d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile, pour réduire sa consommation de carburant, le moteur à combustion interne com- portant une installation d'injection et une conduite de gaz d'échappement avec un catalyseur, la conduite d'échappement étant équipée d'au moins une sonde lambda pour la régulation lambda du mélange air / carburant d'alimentation. L'invention se rapporte également à une installation de commande et/ou de régulation d'un moteur à combustion interne et ainsi qu'à un moteur à combustion interne de véhicule tel que défini. Etat de la technique Dans les moteurs à combustion interne actuels (encore appelés moteurs thermiques) l'objectif de l'optimisation, notamment des moteurs à essence, réside principalement dans la réduction de la con- sommation de carburant et la réduction des émissions de matière polluantes. Les émissions de matières polluantes sont limitées par la réglementation qui tend dans le sens d'une émission aussi réduite que possible (par exemple actuellement la réglementation LEV 3 (véhicules à faible émission). Réduire les émissions de matières polluantes se traduit dans de nombreux cas de façon négative sur la consommation de carburant et vient ainsi en contradiction avec l'objectif d'optimiser la consommation de carburant. C'est ainsi que par exemple, le chauffage du catalyseur jusqu'à sa température de fonctionnement se traduit par une augmentation de la consommation de carburant. Le respect des dernières limitations d'émission suppose que le catalyseur fonctionne toujours de manière optimale ou du moins à proximité de son optimum de fonctionnement pour éviter les émis- sions de matières polluantes en aval du catalyseur en mode permanent (par exemple après la phase de chauffage du catalyseur). Dans le cas des catalyseurs à trois voies, la conversion des oxydes d'azote (NOx) dépend fortement de la charge en oxygène et du mélange air/carburant traversant le catalyseur. Pour éviter les émis- sions d'oxydes d'azote, il faut faire fonctionner le catalyseur pour que dans aucune phase si possible, il ne soit saturé complètement avec de l'oxygène comme cela peut être par exemple le cas après des phases de poussée prolongée du moteur à combustion interne. Dans une phase de poussée, la pédale d'accélérateur n'est pas actionnée, ni l'embrayage.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for managing an internal combustion engine of a motor vehicle, for reducing its fuel consumption, the internal combustion engine comprising an injection installation and a fuel injection pipe. exhaust gas with a catalyst, the exhaust pipe being equipped with at least one lambda probe for lambda regulation of the air / fuel feed mixture. The invention also relates to an installation for controlling and / or regulating an internal combustion engine and to a vehicle internal combustion engine as defined. STATE OF THE ART In today's internal combustion engines (also known as heat engines), the objective of optimization, in particular gasoline engines, lies mainly in the reduction of fuel consumption and the reduction of material emissions. polluting. Emissions of pollutants are limited by regulations which tend to be as emission-free as possible (for example currently LEV 3 (low emission vehicles).) In many cases, reducing pollutant emissions fuel consumption and thus contradicts the objective of optimizing fuel consumption, for example, heating the catalyst to its operating temperature results in an increase in fuel consumption. fuel consumption, compliance with the latest emission limits assumes that the catalyst is still operating optimally or at least close to its optimum operation to avoid emissions of pollutants downstream of the catalyst in permanent mode (by example after the catalyst heating phase) In the case of three-way catalysts, the conversion Nitrogen oxides (NOx) strongly depend on the oxygen load and the air / fuel mixture passing through the catalyst. To avoid emissions of nitrogen oxides, the catalyst must be operated so that in no phase, if possible, it is saturated completely with oxygen, as may be the case, for example, after thrust phases. extended internal combustion engine. In a push phase, the accelerator pedal is not actuated or the clutch.
Dans une telle phase de poussée, la commande du moteur coupe habi- tuellement l'injection pour économiser du carburant (il s'agit de ce qui est appelé « la coupure de poussée ») mais de l'air frais arrive alors dans le catalyseur. La régulation lambda (régulation du coefficient lambda) qui coopère avec la commande ou gestion du moteur règle dans les gaz d'échappement du moteur à combustion interne pendant son fonctionnement actif, le rapport air/carburant nécessaire au catalyseur pour optimiser la conversion des oxydes d'azote par le catalyseur. Pour cela,] la conduite des gaz d'échappement est équipée d'au moins une sonde lambda. Pour réactiver la conversion des oxydes d'azote après les phases de poussée, il faut de nouveau dégager l'oxygène du catalyseur par un mélange riche air/carburant. Ce procédé de « dégagement du catalyseur » compense au moins partiellement l'économie de carburant réalisée au préalable pendant la phase de poussée. Le but du « dégage- ment du catalyseur » est de rétablir la conversion des oxydes d'azote par le catalyseur. Ce procédé est par exemple décrit dans le document DE 102 40 833 A 1. Le dégagement du catalyseur et la remise en route de l'injection après la phase de poussée sont des opérations qui ne sont pas commandées ou régulées de manière précise pour éviter toute émis- sion d'oxydes d'azote. C'est pourquoi le mode de fonctionnement (coupure de la poussée) des moteurs à combustion interne avec allumage commandé (moteur à essence) est interdit actuellement lorsqu'ils sont certifiés pour des émissions les plus basses. Il en résulte une légère augmentation de la consommation de carburant du moteur à combus- tion interne. Exposé et avantages de l'invention La présente invention a ainsi pour objet un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que pendant la phase de pous- sée du moteur à combustion interne, on neutralise le passage de l'air dans le catalyseur. L'invention se caractérise en ce que pendant la phase de poussée du moteur à combustion interne, on exploite un signal d'une sonde lambda. Par l'exploitation des signaux des sondes lambda, on conclut à l'état du catalyseur pendant la phase de poussée. L'exploitation peut par exemple servir notamment pour des phases de poussée longue, à déterminer le commencement de la saturation en oxygène du catalyseur pour commuter alors à temps en poussée avec fonctionnement du moteur. On peut par exemple observer à quel moment le rapport air/carburant dérive vers un mélange maigre. A partir de cette observation on peut alors commander l'intensité de la fonction de dégagement du catalyseur pendant les phases de poussée. Le cataly- seur pourra ainsi neutraliser de façon connue les oxydes d'azote ainsi générés. Le catalyseur est de préférence un catalyseur à trois voies maintenu en permanence à l'état prêt à fonctionner. Ainsi, selon l'invention, il n'est plus nécessaire d'activer de nouveau la conversion des oxydes d'azote dans le catalyseur après les phases de poussée. Il n'y a plus lieu de dégager l'oxygène du cataly- seur à l'aide d'un mélange riche air/carburant. On supprime ainsi la nécessité d'interdire la commutation en poussée pour des raisons d'émission. La consommation réelle du moteur à combustion interne sera abaissée malgré les concepts d'émissions les plus basses.In such a pushing phase, the engine control usually cuts the injection to save fuel (this is called the "thrust cut-off") but fresh air then enters the catalytic converter. . The lambda control (regulation of the lambda coefficient) which cooperates with the control or management of the engine regulates in the exhaust gas of the internal combustion engine during its active operation, the air / fuel ratio necessary for the catalyst to optimize the conversion of the oxides of nitrogen by the catalyst. For this,] the exhaust pipe is equipped with at least one lambda probe. In order to reactivate the conversion of the nitrogen oxides after the thrust phases, it is again necessary to release the oxygen from the catalyst by a rich air / fuel mixture. This "catalyst evolution" process at least partially offsets the fuel economy previously achieved during the thrust phase. The purpose of "catalyst evolution" is to restore the conversion of nitrogen oxides by the catalyst. This process is described, for example, in DE 102 40 833 A1. The release of the catalyst and the restarting of the injection after the thrust phase are operations which are not controlled or regulated in a precise manner to avoid any emission of nitrogen oxides. Therefore, the operating mode (thrust shutdown) of internal combustion engines with positive ignition (gasoline engine) is currently prohibited when they are certified for the lowest emissions. This results in a slight increase in fuel consumption of the internal combustion engine. SUMMARY OF THE INVENTION AND ADVANTAGES OF THE INVENTION The subject of the present invention is thus a process of the type defined above, characterized in that during the pushing phase of the internal combustion engine, the passage of air in the combustion chamber is neutralized. catalyst. The invention is characterized in that during the thrust phase of the internal combustion engine, a signal of a lambda probe is used. By using the signals of the lambda probes, it is concluded that the state of the catalyst is during the thrust phase. The operation can for example be used especially for long thrust phases, to determine the beginning of the oxygen saturation of the catalyst to then switch in time thrust with engine operation. For example, we can observe when the air / fuel ratio drifts towards a lean mixture. From this observation we can then control the intensity of the catalyst release function during the thrust phases. The catalyst will thus be able to neutralize, in a known manner, the nitrogen oxides thus generated. The catalyst is preferably a three-way catalyst permanently maintained in the ready state. Thus, according to the invention, it is no longer necessary to reactivate the conversion of nitrogen oxides in the catalyst after the thrust phases. It is no longer necessary to release the oxygen from the catalyst using a rich air / fuel mixture. This eliminates the need to prohibit push switching for transmission reasons. The actual fuel consumption of the internal combustion engine will be lowered despite the lowest emissions concepts.
Le moteur à combustion interne est de préférence un mo- teur à allumage commandé, notamment un moteur à essence à quatre temps avec injection de carburant et une installation de commande et/ou de régulation appropriée (par exemple une installation de gestion du moteur).The internal combustion engine is preferably a spark ignition engine, in particular a four-stroke gasoline engine with fuel injection and a suitable control and / or regulating installation (for example an engine management installation).
Le moteur à combustion interne a, de préférence, une commande ou un fonctionnement variable des soupapes permettant à un instant donné de commander une soupape d'admission ou une soupape d'échappement ou à la fois une soupape d'admission et une soupape d'échappement pour qu'au moins pendant un cycle complet du moteur à combustion interne, aucun débit massique ne traverse la sou- pape correspondante. Cela peut se faire par exemple par un réglage variable de la course de soupape en passant par une consigne de course nulle ou encore par un réglage de la phase de l'arbre à came en réaspirant ou en refoulant la quantité d'air frais.The internal combustion engine preferably has variable valve control or operation at any given time to control an intake valve or an exhaust valve or both an intake valve and a valve. exhaust so that at least during a complete cycle of the internal combustion engine, no mass flow passes through the corresponding valve. This can be done for example by a variable adjustment of the valve stroke via a zero stroke setpoint or by adjusting the phase of the camshaft by sucking up or repressing the amount of fresh air.
Si, selon le procédé de l'invention, la commande ou ges- tion du moteur constate la condition pour le point de fonctionnement « coupure de la poussée » alors avant de neutraliser l'injection, on règle les soupapes d'admission et/ou d'échappement pour que l'air comburant de la conduite d'admission ne puisse plus arriver dans la conduite des gaz d'échappement. Lorsqu'on arrive dans cet état, on coupe l'injection. Le passage se fait avec une régulation active du coefficient lambda pour que les conditions les plus optimales pour la conversion des matières polluantes règnent toujours dans le catalyseur. Pour le reste, pendant toute la durée du mode de poussée on règle les soupapes d'admission et/ou d'échappement pour que l'air comburant de la con- duite d'admission n'arrive plus dans la conduite des gaz d'échappement. Selon le procédé de l'invention, dans les phases de pous- sée le catalyseur n'est plus ventilé avec de l'oxygène ce qui présente les deux avantages importants vis-à-vis de l'état de la technique : a) comme en mode de poussée, l'air comburant n'est pas aspiré traversant le catalyseur, celui-ci ne sera plus refroidi pendant les phases de poussée. Le catalyseur conserve ainsi un niveau de température plus élevé qu'après celui d'une coupure de poussée habituelle, ce qui réduit au moins la nécessité de post-chauffer le catalyseur et se traduit avan- tageusement par une économie. b) comme la veine d'air ne peut traverser le catalyseur, on évite de le saturer avec de l'oxygène ou du moins on retarde fortement cette saturation (notamment pour des phases de poussée longue). Ainsi, pendant la première combustion après le rétablissement de l'injection, il n'y aura pas d'émission brusque d'oxydes d'azote en aval du catalyseur. Le procédé de dégagement du catalyseur sera totalement évité ou du moins fortement réduit. On réduit ainsi d'autant les émissions par le moteur thermique.35 Dessins La présente invention sera décrite ci-après, de manière plus détaillée à l'aide d'un procédé de gestion de moteur pour réduire la consommation de carburant et l'émission de matière polluante ainsi qu'un moteur à combustion interne appliquant ce procédé, représentés dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un schéma du dispositif d'un véhicule automobile mettant en oeuvre de procédé de l'invention, et - la figure 2 montre un ordinogramme du procédé de l'invention. lo Description de modes de réalisation La figure 1 montre schématiquement et de façon très simplifiée, un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention pour réduire la consommation de carburant d'un moteur à combustion interne 1 (encore appelé moteur thermique). Le procédé selon l'invention 15 se rapporte ainsi à la phase de poussée du moteur à combustion in- terne 1. Dans la phase de poussée, par exemple dans une descente, la pédale d'accélérateur et l'embrayage du véhicule ne sont pas actionnés et on utilise uniquement l'effet de frein moteur. La figure 1 montre, côté entrée du moteur à combustion 20 interne 1, une conduite d'admission 7 équipée d'une installation d'injection 6 et en sortie du moteur à combustion interne 1, une conduite de gaz d'échappement 8 avec une sonde lambda 4 en amont d'un catalyseur 3, de préférence un catalyseur à trois voies, ainsi qu'une sonde lambda 5 en aval du catalyseur 3. En variante, l'installation 25 d'injection 6 peut équiper directement la tête de cylindre du moteur à combustion interne 1 et injecter directement le carburant dans la chambre de combustion du moteur à combustion interne 1. Cette variante est également appelée injection directe d'essence (en abrégé BDI). Cette variante n'est pas représentée à la figure 1. 30 Les signaux fournis par les sondes lambda 4 et 5 sont appliqués à une installation de commande et/ou de régulation électronique 2, par exemple à l'installation de gestion du moteur. Cette installation exploite les signaux et commande de manière correspondante l'installation d'injection 6 pour fournir la composition souhaitée du mé- lange alimentant le moteur à combustion interne 1. Une application n'utilisant que l'une des sondes lambda 4 ou 5 est également possible. Le moteur à combustion interne 1 a de préférence un mode de fonctionnement variable des soupapes et il est de préférence réalisé sous la forme d'un moteur à allumage commandé, notamment un moteur à essence à quatre temps. La gestion des soupapes signifie dans ce contexte de l'invention que les instants d'ouverture et/ou de levée des soupapes d'échanges de gaz sont commandés par l'installation de commande et/ou de régulation 2.If, according to the method of the invention, the control or management of the engine ascertains the condition for the "thrust cutoff" operating point, then before neutralizing the injection, the intake valves and / or exhaust system so that the combustion air of the intake pipe can no longer reach the exhaust pipe. When one arrives in this state, one cuts the injection. The passage is done with an active regulation of the lambda coefficient so that the most optimal conditions for the conversion of the pollutants always prevail in the catalyst. For the remainder, during the duration of the thrust mode, the intake and / or exhaust valves are adjusted so that the combustion air of the intake duct no longer reaches the throttle pipe. exhaust. According to the process of the invention, in the pumping phases the catalyst is no longer ventilated with oxygen, which has two important advantages vis-à-vis the state of the art: a) as in push mode, the combustion air is not sucked through the catalyst, it will no longer be cooled during the pushing phases. The catalyst thus retains a higher temperature level than after that of a typical thrust cut, which at least reduces the need for post-heating the catalyst and advantageously results in economy. b) as the air stream can not pass through the catalyst, it is avoided to saturate it with oxygen or at least strongly retard this saturation (especially for long thrust phases). Thus, during the first combustion after the recovery of the injection, there will be no abrupt emission of nitrogen oxides downstream of the catalyst. The catalyst release process will be completely avoided or at least greatly reduced. The emissions from the heat engine are thus reduced accordingly. Drawings The present invention will be described below in more detail using an engine management method to reduce fuel consumption and emission. of polluting material and an internal combustion engine applying this method, shown in the accompanying drawings in which: - Figure 1 is a diagram of the device of a motor vehicle implementing the method of the invention, and - the Figure 2 shows a flow chart of the method of the invention. DESCRIPTION OF EMBODIMENTS FIG. 1 schematically and very simply shows a device for carrying out the method of the invention for reducing the fuel consumption of an internal combustion engine 1 (also called a heat engine) . The method according to the invention 15 thus relates to the thrust phase of the internal combustion engine 1. In the thrust phase, for example in a descent, the accelerator pedal and the clutch of the vehicle are not actuated and only the engine brake effect is used. FIG. 1 shows, at the inlet side of the internal combustion engine 1, an intake pipe 7 equipped with an injection device 6 and at the outlet of the internal combustion engine 1, an exhaust gas pipe 8 with a Lambda probe 4 upstream of a catalyst 3, preferably a three-way catalyst, and a lambda probe 5 downstream of the catalyst 3. Alternatively, the injection plant 6 can directly equip the cylinder head of the internal combustion engine 1 and inject the fuel directly into the combustion chamber of the internal combustion engine 1. This variant is also called direct fuel injection (abbreviated BDI). This variant is not shown in FIG. 1. The signals supplied by the lambda probes 4 and 5 are applied to an electronic control and / or control system 2, for example to the engine management installation. This installation exploits the signals and correspondingly controls the injection plant 6 to provide the desired composition of the mixture supplying the internal combustion engine 1. An application using only one of the lambda probes 4 or 5 is also possible. The internal combustion engine 1 preferably has a variable operating mode of the valves and is preferably embodied in the form of a spark ignition engine, in particular a four-stroke gasoline engine. The management of the valves means in this context of the invention that the instants of opening and / or lifting of the gas exchange valves are controlled by the control and / or regulation installation 2.
La figure 2 montre le déroulement du procédé 100 selon l'invention. Dans l'étape 110 l'installation de commande et/ ou de régulation 2 détecte la condition du point de fonctionnement « coupure de poussée ». Au point de fonctionnement « coupure de poussée », l'installation de commande et/ou de régulation 2 commute habituelle- ment pour des motifs d'économie de carburant pour couper l'injection, par exemple dans une descente. Dans l'étape de procédé 120, avant de couper l'injection, on commande néanmoins les soupapes d'admission et/ou d'échappement du moteur à combustion interne 1 pour qu'au moins pendant un cycle complet du moteur à combustion interne 1, l'air comburant ne passe pas de la conduite d'admission 7 dans la con- duite des gaz d'échappement 8. Ce n'est que lorsqu'on arrive dans cet état que l'étape de procédé 130 coupe l'injection de carburant pour l'installation d'injection 6. Le passage se fait avec une régulation active du coefficient lambda pour que les conditions optimales de conversion des matières pol- luantes règnent toujours dans le catalyseur 3. Pendant toute la durée du mode de poussée, le passage d'air comburant de la conduite d'admission 7 dans la conduite d'échappement 8 sera neutralisé par une commande appropriée des soupapes d'échange de gaz. Pendant le déroulement des étapes 110-130 et pendant toute la phase de poussée, en parallèle, dans l'étape de procédé 140 on exploite en continu le signal fourni par les sondes lambda 4 et 5. Par l'exploitation des signaux des sondes lambda, on conclut à l'état du ca- talyseur 3 pendant la phase de poussée. L'exploitation est utilisée, no- tamment pour des longues phases de poussée, pour déterminer un début de saturation d'oxygène dans le catalyseur 3, pour pouvoir commuter suffisamment à temps sur un mode de poussée avec déclenchement. On peut par exemple observer dans quelle durée le mélange air/carburant dérive vers un mélange maigre. A partir de cette observa- tion, on commande l'intensité de la fonction de dégagement de catalyseur pendant les phases de poussée. Le catalyseur peut neutraliser de façon connue les oxydes d'azote dégagés. Dans le procédé 100 selon l'invention, après la phase de poussée, il n'y a pas lieu de former un mélange riche carburant-air, pour activer de nouveau la conversion des oxydes d'azote dans le catalyseur 3. On économise ainsi du carburant car le catalyseur 3 est maintenu en permanence dans son état de fonctionnement.15Figure 2 shows the progress of the method 100 according to the invention. In step 110, the control and / or regulation installation 2 detects the condition of the "cut-off" operating point. At the "cut-off" operating point, the control and / or regulating installation 2 usually switches for fuel economy reasons to cut off the injection, for example in a descent. In the process step 120, before cutting the injection, the intake and / or exhaust valves of the internal combustion engine 1 are nevertheless controlled so that at least during a complete cycle of the internal combustion engine 1 the combustion air does not pass from the intake pipe 7 into the exhaust pipe 8. Only when this condition is reached does the process step 130 cut off the injection The passage is effected with active regulation of the lambda coefficient so that the optimum conditions for conversion of the pollutants always prevail in the catalyst 3. During the entire duration of the thrust mode, the combustion air passage of the intake pipe 7 in the exhaust pipe 8 will be neutralized by appropriate control of the gas exchange valves. During the course of steps 110-130 and during the entire thrust phase, in parallel, in the process step 140, the signal supplied by the lambda probes 4 and 5 is continuously evaluated. By using the signals of the lambda probes. the state of catalyst 3 is concluded during the pushing phase. The operation is used, in particular for long thrust phases, to determine a start of oxygen saturation in the catalyst 3, in order to be able to switch sufficiently in time to a triggering thrust mode. For example, it can be observed how long the air / fuel mixture drifts to a lean mixture. From this observation, the intensity of the catalyst release function is controlled during the thrust phases. The catalyst can neutralize in known manner the nitrogen oxides released. In the process 100 according to the invention, after the thrust phase, it is not necessary to form a rich fuel-air mixture, to reactivate the conversion of nitrogen oxides in the catalyst 3. fuel because the catalyst 3 is permanently maintained in its operating state.
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