FR3107090A1 - Dispositif d’injection de carburant, moteur et procédé associé. - Google Patents

Dispositif d’injection de carburant, moteur et procédé associé. Download PDF

Info

Publication number
FR3107090A1
FR3107090A1 FR2001233A FR2001233A FR3107090A1 FR 3107090 A1 FR3107090 A1 FR 3107090A1 FR 2001233 A FR2001233 A FR 2001233A FR 2001233 A FR2001233 A FR 2001233A FR 3107090 A1 FR3107090 A1 FR 3107090A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
measurement
engine
control unit
pressure
programmed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR2001233A
Other languages
English (en)
Other versions
FR3107090B1 (fr
Inventor
Eric Michel FOUCAULT
Pascal Martin
Philippe Szeger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Poitiers
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Poitiers
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Universite de Poitiers filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Priority to FR2001233A priority Critical patent/FR3107090B1/fr
Priority to EP21704730.7A priority patent/EP4100636A1/fr
Priority to PCT/EP2021/052791 priority patent/WO2021156434A1/fr
Publication of FR3107090A1 publication Critical patent/FR3107090A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR3107090B1 publication Critical patent/FR3107090B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/18—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
    • F02D41/182—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow for the control of a fuel injection device
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/32—Controlling fuel injection of the low pressure type
    • F02D41/34—Controlling fuel injection of the low pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/32—Controlling fuel injection of the low pressure type
    • F02D41/34—Controlling fuel injection of the low pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/345—Controlling injection timing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/401—Controlling injection timing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/021—Engine temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04—Engine intake system parameters
    • F02D2200/0406—Intake manifold pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04—Engine intake system parameters
    • F02D2200/0414—Air temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/70—Input parameters for engine control said parameters being related to the vehicle exterior
    • F02D2200/703—Atmospheric pressure
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

Dispositif (2) d’injection pour moteur thermique (6), comprenant : - un débitmètre ou un capteur de pression ou de vitesse (3) agencé pour être positionné dans ou en communication avec un répartiteur d’admission (4) et agencé et/ou programmé pour fournir une mesure (16) qui dépend d’un débit d’air circulant dans le répartiteur d’admission, - une unité de contrôle (5) agencée et/ou programmée pour commander une injection de carburant, caractérisé en ce que l’unité de contrôle est agencée et/ou programmée pour recevoir et analyser la mesure issue du débitmètre, ou du capteur de pression ou du capteur de vitesse, et, en fonction de la mesure, calculer une commande (17) agencée pour commander un injecteur de carburant (7) de manière à commander l’injection d’une quantité de carburant qui dépend de la mesure. Figure pour l’abrégé : Fig. 1

Description

Dispositif d’injection de carburant, moteur et procédé associé.
La présente invention concerne un dispositif d’injection pour moteur thermique. Elle concerne aussi un système moteur équipé d’un tel dispositif et un procédé mis en œuvre par un tel dispositif.
Un tel dispositif permet à un utilisateur d’améliorer l’injection de carburant dans un moteur. Le domaine de l'invention est plus particulièrement celui des moteurs thermiques à combustion interne.
Etat de la technique antérieure
On connaît des dispositifs selon l’état de l’art d’injection de carburant dans un moteur.
Ces dispositifs s’appuient sur la cinématique du moteur (par exemple la position du vilebrequin) et qui n’est qu’une conséquence de la réaction de combustion, sur le principe couramment utilisé des cartographies moteur, i.e. de tableaux de valeurs utilisés qui donnent pour quelques points de fonctionnement la durée d’ouverture des injecteurs, le début d’injection et l’avance à l’allumage.
Ce type de dispositif selon l’état de l’art a les inconvénients suivants:
  • il ne fournit pas des données optimales quel que soit l’environnement (conditions météorologiques, altitude, etc.), et/ou
  • il ne prend pas en compte la dispersion de fabrication des organes concernés, des disparités cycliques du moteur, des tolérances d’usinage, et/ou des dispersions entre les différents cylindres d’un même moteur, et/ou
  • il ne prend pas en compte le vieillissement mécanique du moteur, et/ou
  • il ne garantit pas nécessairement un ratio du mélange comburant/carburant optimal, qui peut donc être amélioré, et/ou
  • il ne garantit pas nécessairement une homogénéité du mélange comburant/carburant optimal, qui peut donc être améliorée.
Le but de la présente invention est de résoudre au moins un ou plusieurs de ces inconvénients.
Cet objectif est atteint avec un dispositif d’injection pour moteur thermique, comprenant:
  • un débitmètre ou un capteur de pression ou de vitesse agencé pour être positionné dans ou en communication avec un répartiteur d’admission et agencé et/ou programmé pour fournir une mesure qui dépend d’un débit d’air circulant dans le répartiteur d’admission,
  • une unité de contrôle agencée et/ou programmée pour commander une injection de carburant,
caractérisé en ce que l’unité de contrôle est agencée et/ou programmée pour recevoir et analyser la mesure issue du débitmètre, ou du capteur de pression ou du capteur de vitesse, et, en fonction de la mesure, calculer une commande agencée pour commander un injecteur de carburant de manière à commander l’injection d’une quantité de carburant qui dépend de la mesure.
L’unité de contrôle est de préférence agencée et/ou programmée pour recevoir et analyser la mesure issue du débitmètre ou du capteur de pression ou de vitesse, et, en fonction de la mesure, calculer la commande agencée pour commander l’injection par l’injecteur pendant une durée d’activation de l’injecteur qui dépend de la mesure.
L’unité de contrôle est de préférence agencée et/ou programmée pour recevoir et analyser la mesure issue du débitmètre ou du capteur de pression ou de vitesse, et, en fonction de la mesure, calculer la commande agencée pour commander l’injection par l’injecteur à partir d’un instant de début d’injection qui dépend de la mesure.
L’unité de contrôle est de préférence agencée et/ou programmée pour calculer l’instant de début d’injection de sorte que cet instant correspond à un moment où intervient dans le répartiteur un débit d’air maximum plus ou moins un pourcentage, inférieur ou égal à 30%, de préférence inférieur ou égal à 15%, d’une période du cycle moteur.
L’unité de contrôle est de préférence agencée et/ou programmée pour calculer un régime moteur en fonction de la mesure issue du débitmètre ou du capteur de pression ou de vitesse.
L’unité de contrôle est de préférence agencée et/ou programmée pour calculer le débit massique d’air circulant dans le répartiteur d’admission en fonction de la mesure issue du débitmètre ou du capteur de pression ou de vitesse.
Le débitmètre peut comprendre un débitmètre massique.
L’unité de contrôle est de préférence agencée et/ou programmée pour que le calcul de la commande ne comprend pas d’utilisation d’une cartographie moteur ou d’une table de correspondance et/ou comprend une résolution d’au moins une équation par des moyens de calcul logiciels et/ou électroniques.
Le débitmètre ou le capteur de pression ou de vitesse est de préférence agencé et/ou programmé pour répéter sa mesure à une fréquence (selon le cycle moteur) d’au moins 2Hz (par exemple pour un moteur 4 temps monocylindre), de préférence d’au moins 20Hz, de manière plus préférentielle d’au moins 100 Hz (par exemple pour un moteur 2 temps bicylindre).
L’unité de contrôle est de préférence agencée et/ou programmée pour répéter le calcul de la commande à une fréquence (selon le cycle moteur) d’au moins 2Hz (par exemple pour un moteur 4 temps monocylindre), de préférence d’au moins 20Hz, de manière plus préférentielle d’au moins 100 Hz (par exemple pour un moteur 2 temps bicylindre).
Le dispositif peut comprendre:
  • un capteur de température de l’air agencé pour fournir une température de l’air dans le répartiteur et agencé pour être positionné dans ou en communication avec le répartiteur d’admission, l’unité de contrôle étant agencée et/ou programmée pour prendre en compte cette température de l’air au moins pour le calcul de la commande, et/ou
  • un capteur de pression statique agencé pour fournir une pression statique de l’air dans le répartiteur et agencé pour être positionné dans ou en communication avec le répartiteur d’admission, l’unité de contrôle étant agencée et/ou programmée pour prendre en compte cette pression statique au moins pour le calcul de la commande.
Le dispositif peut comprendre un capteur de température agencé pour mesurer une température du moteur, l’unité de contrôle étant agencée et/ou programmée pour prendre en compte cette température du moteur au moins pour le calcul de la commande.
La mesure issue du débitmètre ou du capteur de pression ou de vitesse est de préférence agencée pour tenir compte du sens de circulation de l’air dans le répartiteur d’admission.
Le dispositif selon l’invention peut comprendre l’injecteur de carburant.
Le dispositif selon l’invention peut comprendre le répartiteur d’admission. Le débitmètre ou le capteur de pression ou de vitesse est de préférence positionné dans le répartiteur d’admission.
Le dispositif selon l’invention peut comprendre des moyens agencés pour former une baisse locale de pression dans le répartiteur d’admission, et en ce que le débitmètre ou le capteur de pression ou de vitesse est agencé pour faire sa mesure au niveau de cette baisse locale de pression.
Suivant encore un autre aspect de l'invention, il est proposé un système comprenant:
  • un dispositif selon l’invention,
  • un moteur, le répartiteur d’admission du dispositif selon l’invention étant le répartiteur d’admission dudit moteur et étant agencé pour acheminer l’air dans le moteur, l’injecteur de carburant étant agencé pour injecter du carburant dans ledit moteur ou dans le répartiteur d’admission.
Suivant encore un autre aspect de l'invention, il est proposé un procédé d’injection pour moteur thermique, comprenant:
  • une fourniture, par un débitmètre ou un capteur de pression ou de vitesse positionné dans ou en communication avec un répartiteur d’admission, d’une mesure qui dépend d’un débit d’air circulant dans le répartiteur d’admission, le répartiteur d’admission acheminant l’air dans un moteur,
  • une commande, par une unité de contrôle, d’une injection de carburant dans le moteur,
caractérisé en ce que l’unité de contrôle reçoit et analyse la mesure issue du débitmètre, ou du capteur de pression ou du capteur de vitesse, et, en fonction de la mesure, calcule une commande qui commande l’injection, par un injecteur de carburant, d’une quantité de carburant qui dépend de la mesure.
De préférence, l’unité de contrôle reçoit et analyse la mesure issue du débitmètre ou du capteur de pression ou de vitesse, et, en fonction de la mesure, calcule la commande de manière à commander l’injection par l’injecteur pendant une durée d’activation de l’injecteur qui dépend de la mesure.
De préférence, l’unité de contrôle reçoit et analyse la mesure issue du débitmètre ou du capteur de pression ou de vitesse, et, en fonction de la mesure, calcule la commande de manière à commander l’injection par l’injecteur à partir d’un instant de début d’injection qui dépend de la mesure.
De préférence, l’instant de début d’injection est calculé par l’unité de contrôle de manière à correspondre à un moment où intervient dans le répartiteur un débit d’air maximum plus ou moins un pourcentage, inférieur ou égal à 30%, de préférence inférieur ou égal à 15%, d’une période du cycle moteur.
De préférence, l’unité de contrôle calcule un régime moteur en fonction de la mesure issue du débitmètre ou du capteur de pression ou de vitesse.
De préférence, l’unité de contrôle calcule le débit massique d’air circulant dans le répartiteur d’admission en fonction de la mesure issue du débitmètre ou du capteur de pression ou de vitesse.
De préférence, le débitmètre comprend un débitmètre massique.
De préférence, le calcul de la commande par l’unité de contrôle ne comprend pas d’utilisation d’une cartographie moteur ou d’une table de correspondance et/ou comprend une résolution d’au moins une équation par des moyens de calcul logiciels et/ou électroniques.
De préférence, le débitmètre ou le capteur de pression ou de vitesse répète sa mesure à une fréquence (selon le cycle moteur) d’au moins 2Hz (par exemple pour un moteur 4 temps monocylindre), de préférence d’au moins 20Hz, de manière plus préférentielle d’au moins 100 Hz (par exemple pour un moteur 2 temps bicylindre) et/ou en ce que l’unité de contrôle répète le calcul de la commande à une fréquence (selon le cycle moteur) d’au moins 2Hz (par exemple pour un moteur 4 temps monocylindre), de préférence d’au moins 20Hz, de manière plus préférentielle d’au moins 100 Hz (par exemple pour un moteur 2 temps bicylindre).
De préférence, le procédé selon l’invention comprend:
  • une fourniture d’une température de l’air dans le répartiteur par un capteur de température de l’air positionné dans ou en communication avec le répartiteur d’admission, l’unité de contrôle prenant en compte cette température de l’air au moins pour le calcul de la commande, et/ou
  • une fourniture d’une pression statique de l’air dans le répartiteur par un capteur de pression statique positionné dans ou en communication avec le répartiteur d’admission, l’unité de contrôle prenant en compte cette pression statique au moins pour le calcul de la commande.
De préférence, le procédé selon l’invention comprend une fourniture, par un capteur de température, d’une température du moteur, l’unité de contrôle prenant en compte cette température du moteur au moins pour le calcul de la commande.
De préférence, la mesure issue du débitmètre ou du capteur de pression ou de vitesse tient compte du sens de circulation de l’air dans le répartiteur d’admission.
De préférence, le débitmètre ou le capteur de pression ou de vitesse est positionné dans le répartiteur d’admission, et en ce qu’il comprend une formation d’une baisse locale de pression dans le répartiteur d’admission, et en ce que le débitmètre ou le capteur de pression ou de vitesse fait sa mesure au niveau de cette baisse locale de pression.
Description des figures et modes de réalisation
D’autres avantages et particularités de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de mises en œuvre et de modes de réalisation nullement limitatifs, et des dessins annexés suivants :
la figure 1 illustre un premier mode de réalisation de système 1 selon l’invention (qui est un mode de réalisation préféré) comprenant un premier mode de réalisation de dispositif 2 selon l’invention,
la figure 2 illustre une première variante de capteur 3 pour le premier mode de réalisation de système 1 selon l’invention,
la figure 3 illustre une courbe de débit massique d’air Qmair dans le répartiteur 4 du système 1 en fonction du temps t pour plusieurs cycles du moteur 6, permettant à l’unité 5 du système 1 de déterminer une période de cycle moteur,
la figure 4 illustre cette même courbe de débit massique d’air Qmair en fonction du temps t pour plusieurs cycles du moteur 6, permettant à l’unité 5 du système 1 de déterminer un instant de début d’injection de carburant dans le moteur 6 du système 1,
la figure 5 illustre un premier mode de réalisation de procédé selon l’invention, qui est un mode de réalisation préféré, et qui est déclinable notamment sous la forme de quatre variantes illustrées.
Ces modes de réalisation étant nullement limitatifs, on pourra notamment considérer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites ou illustrées par la suite isolées des autres caractéristiques décrites ou illustrées (même si cette sélection est isolée au sein d’une phrase comprenant ces autres caractéristiques), si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieure. Cette sélection comprend au moins une caractéristique de préférence fonctionnelle sans détails structurels, et/ou avec seulement une partie des détails structurels si cette partie uniquement est suffisante pour conférer un avantage technique ou à différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieure.
On va tout d’abord décrire, en référence aux figures 1 à 5, un premier mode de réalisation de système 1 selon l’invention comprenant un dispositif 2 selon l’invention et mettant en œuvre un premier mode de réalisation de procédé selon l’invention.
Le dispositif 1 d’injection pour moteur thermique 6, comprend:
  • un capteur 3, comprenant un débitmètre (de préférence massique) ou un capteur de pression (de préférence de pression différentielle) ou de vitesse, et agencé pour être positionné dans ou en communication avec un répartiteur d’admission 4 et agencé et/ou programmé pour fournir «en temps réel» une mesure ou un signal 16 qui dépend d’un débit massique d’air (noté par la suite indifféremment q(t) ou Qmair) circulant dans le répartiteur d’admission 4,
  • une unité de contrôle 5 agencée et/ou programmée pour commander une injection, par un injecteur de carburant 7, de carburant dans le répartiteur d’admission 4 et/ou dans le moteur 6.
L’entrée d’air 19 dans le répartiteur 4 est située en amont du capteur 3.
Par «air», on entend de manière générale tout comburant sous forme gazeuse, comprenant de préférence du dioxygène.
Le moteur 6 ne fait pas partie du dispositif 2, mais fait partie du système 1.
Le moteur 6 est un moteur thermique d’automobile, de moto, de véhicule récréatif, de machine agricole, de tracteur, de tondeuse, de motopompe, de tronçonneuse, d’outillage de jardin ou de bricolage, de groupe électrogène, de moteur auxiliaire (sur trolleybus, auto-bétonnière, grue, etc.) etc. l’invention concernant toutes les applications des moteurs thermiques, typiquement essence ou diesel.
Par la suite, on considérera (notamment dans le cas des résultats expérimentaux des figures 3 et 4), l’exemple où le moteur 6 est un moteur Honda monocylindre 4T GX35 avec:
  • vitesse de rotation N= 5500 tr/mn
  • pleine charge moteur
  • puissance 1kW à 7000 tr/min, 1,6 Nm à 5500tr/min.
Le dispositif 2 peut comprend l’injecteur de carburant 7 ou être juste agencé pour être raccordé à l’injecteur 7 faisant partie du système 1.
Par la suite, on considérera (notamment dans le cas des résultats expérimentaux des figures 3 et 4), l’exemple où l’injecteur 7 est un injecteur essence EFIJ-128 ayant un débit Qstat=20g/min à 1,5 bar.
Le dispositif 2 peut comprendre le répartiteur d’admission 4 ou être juste agencé pour être raccordé au répartiteur 4 faisant partie du système 1. Dans le système 1 ou dans le dispositif 2 si le dispositif 2 comprend le répartiteur 4, le capteur 3 (i.e le débitmètre ou le capteur de pression (de préférence différentielle) ou de vitesse) est positionné dans le répartiteur d’admission 4.
Par la suite, on considérera (notamment dans le cas des résultats expérimentaux des figures 3 et 4), l’exemple où le répartiteur 4 est un tuyau en alliage d’aluminium ayant un diamètre intérieur de 11 mm.
Chacun des moyens du dispositif 2 et du système 1 selon l’invention sont des moyens techniques.
L’unité 5 comprend au moins un ordinateur, une unité centrale ou de calcul, un circuit électronique analogique (de préférence dédié), un circuit électronique numérique (de préférence dédié), et/ou un microprocesseur (de préférence dédié), et/ou des moyens logiciels.
L’unité de contrôle 5 est agencée et/ou programmée pour recevoir et analyser la mesure issue du capteur 3 (plus précisément du débitmètre, ou du capteur de pression (de préférence différentielle) ou du capteur de vitesse), et, en fonction de la mesure, calculer «en temps réel» une commande 17 (étape 32 de la figure 5) agencée pour commander l’injection dans le moteur 6 par l’injecteur 7 d’une quantité spécifique de carburant qui dépend de la mesure.
Pour cela, l’unité de contrôle 5 est agencée et/ou programmée pour recevoir et analyser la mesure issue du capteur 3 (du débitmètre ou du capteur de pression (de préférence différentielle) ou de vitesse), et, en fonction de la mesure, calculer la commande 17 agencée pour commander l’injection par l’injecteur:
  • pendant une durée d’activation Ti de l’injecteur qui dépend de la mesure, et
  • à partir d’un instant de début d’injection qui dépend de la mesure.
La commande 17 comprend la durée d’activation Ti.
L’unité 5 est agencée et/ou programmée pour calculer la durée d’activation Ti.
La commande 17 comprend l’instant de début d’injection.
L’unité 5 est agencée et/ou programmée pour calculer l’instant de début d’injection.
L’unité de contrôle 5 est agencée et/ou programmée pour calculer (étape 27 de la figure 5) le débit massique d’air circulant dans le répartiteur d’admission 4 en fonction de la mesure issue du capteur 3 (plus précisément du débitmètre, ou du capteur de pression (de préférence de pression différentielle) ou du capteur de vitesse).
L’unité de contrôle 5 est agencée et/ou programmée pour calculer, en fonction de la mesure issue du capteur 3, un régime moteur (typiquement sous la forme du débit massique d’air Qmair en fonction du temps tel qu’illustré en figures 3 et 4).
La mesure issue du capteur 3 (du débitmètre ou du capteur de pression (de préférence différentielle) ou de vitesse) est agencée pour tenir compte ou dépendre du sens de circulation de l’air dans le répartiteur d’admission 4, comme illustré sur les figures 3 et 4 qui illustrent des valeurs positives (circulation d’air du répartiteur 4 vers le moteur 6) et négatives (circulation d’air du répartiteur 4 vers l’entrée 19) du débit.
Le dispositif 2 comprend un capteur 10 de température agencé pour mesurer une température du moteur, l’unité de contrôle 5 prenant en compte cette température du moteur pour au moins un ou chacun de ses calculs, plus exactement au moins pour le calcul de la commande 17, plus exactement au moins pour le calcul de la durée Ti.
Plus le moteur 6 monte en température, moins la combustion génère de fraction imbrûlée. Il est donc important de réduire la quantité de carburant injectée en fonction de l’augmentation de température du moteur afin que le dosage du mélange tende vers l’optimum (stœchiométrie). La réduction de la quantité de carburant est obtenue par la réduction du temps d’injection (l’injecteur 7 fonctionne en mode « tout ou rien », ce dernier ayant un débit fixe).
La mesure de la température moteur (étape 29 de la figure 5) peut se faire par une mesure directe avec un capteur vissé sur le carter (Option possible).
Le calcul de la durée d’injection Ti (étape 30 de la figure 5) est réalisé selon la formule:
Avec:
Ti: durée d’injection
Φ: richesse cible du mélange, qui estsans unité, de préférence égale à 1, et qui est:
  • le rapport entre la masse de carburant admise dans le moteur 6 et la masse d’air admise dans le moteur 6
  • multiplié par le pouvoir comburivore Ψs
Φ est typiquement mesuré par une sonde de richesse ou un analyseur de gaz sur le collecteur d’échappement du moteur 6. Les moyens 5 sont donc agencés pour mémoriser une valeur par défaut de Φ ou de préférence agencés pour recevoir une information relative à la valeur de Φ (typiquement en provenance de la sonde de richesse ou de l’analyseur de gaz)
Qstat: débit massique statique de l’injecteur 7. Les moyens 5 sont agencés pour mémoriser une valeur de Qstat.
a: facteur de correction lié à la température du moteur, typiquement égal à 1 si aucune correction n’est apportée. Dans la phase de démarrage à froid du moteur (« starter »), le temps d’injection Ti peut être multiplié par un facteuracompris entre 10 et 100 par rapport à une phase d’utilisation normale. On a typiquement a(T) est une fonction affine avec a=40 à 0°C, a=1 à 90°C. La valeur de a en fonction de la température du moteur peut être calibrée en fonction du moteur 6 et donc mémorisée dans l’unité 5.
Ψs: pouvoir comburivore du carburant, qui est la masse d’air en kg, nécessaire à la combustion complète et stœchiométrique de 1 kg de carburant considéré, dans les conditions normales (0°C et 1013 mbar). Par exemple pour un super sans plomb du commerce on a Ψs=15,1. La valeur du pouvoir comburivore peut être calibrée en fonction du carburant associé au moteur 6 et donc mémorisée dans l’unité 5.
Mair : masse d'air admise dans le moteur
avec:
et avec:
Mair : masse d'air admise dans le moteur
Qmair: débit massique d’air mesuré
Nmoteur: vitesse de rotation du moteur, déterminée par l’unité 5. Typiquement on a Nmoteur=(60.b) /(ΔT.c). Dans l’exemple de la Figure 3, on détermine Nmoteur en fonction de ΔT et on a Nmoteur=6000tr/mn
b: 1 si moteur 2 temps; 2 si moteur 4 temps
c: nombre de cylindres du moteur 6 alimenté par le répartiteur 4
Ainsi l’unité 5 est agencée pour déterminer Nmoteur la vitesse de rotation du moteur 6 ou ΔT la période de rotation du moteur, et pour prendre en compte Nmoteur ou ΔT dans le calcul de Ti.
Le capteur 3 (plus précisément le débitmètre, ou le capteur de pression (de préférence différentielle) ou le capteur de vitesse) est agencé et/ou programmé pour fournir sa mesure «en temps réel», i.e. pour répéter sa mesure à une fréquence d’au moins 2Hz, de préférence d’au moins 20Hz, de manière plus préférentielle d’au moins 100 Hz.
L’unité de contrôle 5 est agencée et/ou programmée pour calculer la commande 17 «en temps réel» i.e. pour répéter au moins un ou chaque calcul (au moins de la commande 17) à une fréquence d’au moins 2Hz, de préférence d’au moins 20Hz, de manière plus préférentielle d’au moins 100 Hz.
Par la suite, on considérera (notamment dans le cas des résultats expérimentaux des figures 3 et 4), l’exemple où cette fréquence d’échantillonnage (mesure par le capteur 3 et calcul de la commande 17 par l’unité 5) est de 10kHz.
L’instant de début d’injection calculé par l’unité 5 (étape 31 de la figure 5) correspond à un moment où intervient dans le répartiteur 4 un débit massique Qmair maximum plus ou moins un pourcentage (typiquement, inférieur ou égal à 30%, de préférence inférieur ou égal à 15%, de préférence égal à 0%; ce pourcentage est à optimiser avec des essais de routine après essais en fonction de la mesure des polluants émis par le moteur 6) d’une période ΔT du cycle moteur. Une injection autour du maximum de débit permet d’injecter le carburant dans un flux d’air circulant à sa vitesse maximum. A cette vitesse maximum est associée un taux de turbulence élevé garant d’une homogénéisation air /carburant optimale.
Cet instant de début d’injection est déterminé de la manière suivante.
La figure 3 expose, une méthode de détermination du régime moteur. L’unité 5 mesure le temps ΔT entre deux franchissements d’un seuil haut 21 du débit Qmair en montant à condition d’être préalablement passé par un seuil bas 20 (premier franchissement du seuil haut 21 après franchissement du seuil bas 20). Cette durée ΔT correspond à la période temporelle du régime moteur, et peut évoluer avec le temps.
La figure 4 met en évidence la mode de détermination de l’instant de début d’injection. ΔT représente la période du cycle moteur déterminée selon la méthode indiquée en référence à la Figure 3. L’instant 24 de début d’injection d’un cycle moteur du moteur 6 est obtenu en fonction:
  • de l’instant 22 du maximum du débit Qmair mesuré au cycle précédent et
  • de la période 23 ΔT du cycle moteur mesuré au cycle précédent
  • plus exactement en additionnant:
  • l’instant 22 du maximum du débit Qmair mesuré au cycle précédent et
  • la période 23 ΔT du cycle moteur mesuré au cycle précédent.
Ce calcul de phasage de l’injection assure une homogénéisation du mélange air/carburant. Ainsi, un moteur 6 même vieillissant ou fonctionnant dans un environnement dégradé conservera un rendement optimisé et des émissions polluantes limitées.
Selon la variante considérée:
  • i) le capteur 3 comprend dans une première variante (étape 11 de la figure 5, et variante utilisée le cas des résultats expérimentaux des figures 3 et 4) illustrée sur la figure 2, un capteur 33 de pression différentielle Δp(t) en fonction du temps t. Le capteur 3 est de préférence un capteur tel que décrit dans la demande WO 2005/080924 et/ou WO 2009/118290, ou autre. Dans cette description, on illustre le cas où le capteur 3 est un capteur fabriqué par Firstsensor, modèle HCL par exemple HCL 0025. Le capteur 3 est typiquement agencé pour mesurer une pression différentielle Δp(t) sur une gamme d’au moins ± 2500 Pa avec une erreur maximale de 0,25% de la pleine échelle.
Le dispositif 2 comprend des moyens 15 (typiquement un diaphragme ou une grille) agencés pour former une baisse locale de pression dans le répartiteur d’admission 4, et le capteur 3 (i.e. le débitmètre ou le capteur de pression différentielle 33) est agencé pour faire sa mesure au niveau de cette baisse locale de pression, c’est-à-dire pour mesurer la différence de pression entre l’amont et l’aval des moyens 15 le long de la circulation d’air de l’entrée 19 vers l’injecteur 7. Par la suite, on considérera (notamment dans le cas des résultats expérimentaux des figures 3 et 4), l’exemple où les moyens 15 comprennent comme organe déprimogène une grille inox au pas de 2mm, et 0,3mm d’épaisseur de fil.
Le dispositif 2 comprend:
  • un capteur de température de l’air 8 (comprenant typiquement un thermocouple ou une thermistance) agencé pour mesurer la température de l’air dans le répartiteur 4 et agencé pour être positionné dans ou en communication avec le répartiteur d’admission4 , l’unité de contrôle 5 étant agencée et/ou programmée pour prendre en compte cette température d’air pour au moins un ou chacun de ses calculs, plus exactement au moins pour le calcul de la commande 17, plus exactement au moins pour le calcul du débit massique qm(t)=Qmair servant à calculer la durée Ti et/ou
  • un capteur de pression statique 9 (comprenant typiquement un capteur de pression statique relative HMAM 100 B ± 10000 Pa) agencé pour mesurer une pression statique (i.e. non différentielle) de l’air dans le répartiteur 4 et agencé pour être positionné dans ou en communication avec le répartiteur d’admission 4, l’unité de contrôle 5 étant agencée et/ou programmée pour prendre en compte cette pression statique pour au moins un ou chacun de ses calculs, plus exactement au moins pour le calcul de la commande 17, plus exactement au moins pour le calcul du débit massique qm(t)=Qmair servant à calculer la durée Ti.
La mesure de la température de l’air et de la pression statique (étape 28 de la figure 5) sert à calculer la masse volumique de l’air dans le répartiteur. La connaissance de cette masse volumique sert à passer du débit volumique au débit massique. Cette grandeur évolue lentement, sa fréquence de mesure peut être de l’ordre de quelques hertz.
L’unité 5 est agencée et/ou programmée pour calculer le débit massique qm(t) par résolution d’une équation différentielle qui dépend de la pression différentielle Δp(t) mesurée.
Plus précisément, l’unité 5 est agencée et/ou programmée:
  • pour calculer (sur le principe de la demande WO 2005/080924 et/ou WO 2009/118290) le débit volumique q(t) par résolution d’une équation différentielle qui dépend de la pression différentielle Δp(t) mesurée(étape 25 de la figure 5):
Avec:
q(t) représente le débit volumique calculé
dq(t)/dt représente la dérivée par rapport au temps de q(t)
α(q(t)) représente une fonction dépendant de la géométrie du système 1, du fluide et du débit q(t) obtenue par étalonnage ou calibrage en fonction du moteur 6 et mémorisé dans les moyens 5, ou dans le cas particulier d’un venturi :
α(q(t))=B*q(t)|q(t)|/A
S étant la section du Venturi: S1=S(x1) la section à l’abscisse x1 d’entrée dans le Venturi et S2=S(x2) la section à l’abscisse x2 au col du Venturi
avec:
et
β représente un coefficient fonction de la géométrie du système 1 et du fluide, obtenu par étalonnage ou calibrage en fonction du moteur 6 et mémorisé dans les moyens 5, ou dans le cas particulier d’un venturi égal à:
β=1/(A.ρ)
Δp(t) est la pression différentielle mesurée
  • pour calculer (sur le principe de la demande WO 2005/080924 et/ou WO 2009/118290) la masse volumique de l’air ρ(Tair,Pstat) dans le répartiteur 4 à partir des mesures de la température Tair de l’air et de la pression statique Pstat des capteurs 8 et 9, selon la formule suivante:
ρ(Tair,Pstat) = (ρref.Pstat.Tref)/(Pref.Tair)
avec par exemple :
ρref =1,293 g/l
Tref =273,15 K
Pref = 1,01315.105Pa
  • puis pour calculer (sur le principe de la demande WO 2005/080924 et/ou WO 2009/118290) le débit massique qm(t) de l’air dans le répartiteur 4 à partir de ρ(T) et q(t)(étape 26 de la figure 5):
  • ii) le capteur 3 comprend dans une deuxième variante (étape 12 de la figure 5), un débitmètre volumique mesurant le débit volumique q(t) de l’air dans le répartiteur 4 en fonction du temps t, par exemple de type débitmètre à ultrasons.
Le dispositif 2 comprend alors :
  • un capteur de température de l’air 8 (comprenant typiquement un thermocouple ou une thermistance) agencé pour être positionné dans ou en communication avec le répartiteur d’admission, l’unité de contrôle prenant en compte cette température d’air pour au moins un ou chacun de ses calculs comme pour la variante précédente, et/ou
  • un capteur de pression statique 9 (comprenant typiquement un capteur de pression statique relative HMAM 100 B ± 10000 Pa) agencé pour être positionné dans ou en communication avec le répartiteur d’admission 4, l’unité de contrôle 5 prenant en compte cette pression statique pour au moins un ou chacun de ses calculs comme pour la variante précédente.
La mesure de la température de l’air et de la pression statique (étape 28 de la figure 5) sert à calculer la masse volumique de l’air. La connaissance de cette masse volumique sert à passer du débit volumique au débit massique. Cette grandeur évolue lentement, sa fréquence de mesure peut être de l’ordre de quelques hertz.
L’unité 5 est agencée et/ou programmée:
  • pour calculer (sur le principe de la demande WO 2005/080924 et/ou WO 2009/118290) la masse volumique de l’air ρ(Tair,Pstat) dans le répartiteur 4 à partir des mesures de la température de l’air Tair et de la pression statique Pstat des capteurs 8 et 9, selon la formule suivante:
ρ(Tair,Pstat) = (ρref.Pstat.Tref)/(Pref.Tair)
avec par exemple :
ρref =1,293 g/l
Tref =273,15 K
Pref = 1,01315.105Pa
  • puis pour calculer (sur le principe de la demande WO 2005/080924 et/ou WO 2009/118290) le débit massique qm(t) de l’air dans le répartiteur 4 à partir de ρ(T) et q(t)(étape 34 de la figure 5):
  • iii) le capteur 3 comprend dans une troisième variante (étape 13 de la figure 5), un capteur de vitesse mesurant la vitesse débitantede l’air dans le répartiteur 4 (qui est une moyenne de la vitesse l’air dans une section du répartiteur 4), par exemple de type anémomètre ou film chaud.
Le dispositif 2 comprendalors :
  • un capteur de température de l’air 8 (comprenant typiquement un thermocouple ou une thermistance) agencé pour être positionné dans ou en communication avec le répartiteur d’admission 4, l’unité de contrôle 5 prenant en compte cette température d’air pour au moins un ou chacun de ses calculs comme pour la variante précédente, et/ou
  • un capteur de pression statique 9 (comprenant typiquement un capteur de pression statique relative HMAM 100 B ± 10000 Pa ) agencé pour être positionné dans ou en communication avec le répartiteur d’admission 4, l’unité de contrôle 5 prenant en compte cette pression statique pour au moins un ou chacun de ses calculs comme pour la variante précédente.
La mesure de la température de l’air et de la pression statique (étape 28 de la figure 5) sert à calculer la masse volumique de l’air. La connaissance de cette masse volumique sert à passer du débit volumique au débit massique. Cette grandeur évolue lentement, sa fréquence de mesure peut être de l’ordre de quelques hertz.
L’unité 5 est agencée et/ou programmée:
  • pour calculer, à partir de la vitesse débitante , le débit volumique q(t) de l’air dans le répartiteur selon la formule:
avec S la section du répartiteur à l’endroit où est mesurée ,
  • pour calculer (sur le principe de la demande WO 2005/080924 et/ou WO 2009/118290) la masse volumique de l’air ρ((Tair,Pstat)) dans le répartiteur 4 à partir des mesures de la température de l’air Tair (en Kelvin) et de la pression statique Pstat des capteurs 8 et 9, selon la formule suivante:
ρ(Tair,Pstat) = (ρref.Pstat.Tref)/(Pref.Tair)
avec par exemple :
ρref =1,293 g/l
Tref =273,15 K
Pref = 1,01315.105Pa
  • puis pour calculer (sur le principe de la demande WO 2005/080924 et/ou WO 2009/118290) le débit massique qm(t) de l’air dans le répartiteur 4 à partir de ρ(T) et q(t)(étape 34 de la figure 5):
  • iv) le capteur 3 comprend dans une quatrième variante (étape 14 de la figure 5), un débitmètre massique, par exemple de type Coriolis ou thermique, permettant de mesurer directement le débit qm(t)=Qmair en fonction du temps.
On remarque que, selon chacune des quatre variantes de l’invention, chaque calcul par l’unité de contrôle 5, en particulier le calcul de la commande 17, ne comprend pas d’utilisation d’une cartographie moteur ou d’une table de correspondance.
On remarque que, selon chacune des quatre variantes de l’invention, chaque calcul par l’unité de contrôle 5, en particulier le calcul de la commande 17, comprend une résolution d’au moins une équation (plus exactement d’une équation différentielle dans la première variante décrite ci-dessus ou au minimum d’une équation algébrique pour les autres variantes) par des moyens de calcul logiciels et/ou électroniques.
Le calcul de la durée d’injection Ti par l’unité 5 résulte, dans tous les cas, de la résolution d’une équation algébrique.
On remarque ainsi que par un tel calcul «en temps réel» l’invention optimise le ratio du mélange comburant/carburant en tenant compte des disparités cycliques du moteur 6, des tolérance d’usinage, du vieillissement du moteur, des dispersions entre les différents cylindres d’un même moteur, de l’environnement (conditions météorologiques, altitude, etc.), etc.
Le dispositif 2 permet de contrôler l’injection du carburant en s’appuyant sur la physique de combustion et non pas sur la cinématique du moteur 6, par un moyen 3 de mesure de débit massique instantané «en temps réel» et un code de calcul intégré dans l’unité 5.
Le dispositif 2 tient compte de la quantité d’air réellement admise dans le moteur 6 pour piloter l’injection de carburant.
La mesure «temps réel» de la quantité d’air disponible garantit un mélange comburant/carburant optimale. Cette mesure tient compte du débit d’air alimentant effectivement le moteur 6. Elle reste pertinente en suivant l’évolution du moteur tout au long de son cycle de vie (vieillissement, usure, etc.)
La masse d’air entrante par le répartiteur 4 est mesurée en temps réel ce qui permet de piloter la masse de carburant exacte à injecter dans chaque cylindre à chaque cycle. Le débitmètre ou capteur 3 envoi à l’unité 5 le signal 16 représentatif du débit massique instantané d’air entrant dans le moteur 6. A partir de cette information, l’unité 5 détermine la quantité de carburant à injecter par l’injecteur 7 pour atteindre une richesse cible de mélange. L’unité 5 pilote alors par le signal 17 l’instant de début d’injection ainsi que la durée d’activation de l’injecteur 7. Le phasage de cette injection se trouve pilotée grâce à la connaissance en temps réel du débit d’air Qmair et non par une calibration mécanique initiale telle qu’elle est proposée dans l’état de l’art. L’optimisation de ce paramètre de phasage (i.e. l’instant de début d’injection de carburant pour chaque cycle) a une incidence directe sur la stœchiométrie et l’homogénéité du mélange et par suite sur la formation des polluants. Les dispersions cycliques, grâce à cette stratégie, sont aussi sensiblement atténuées ce qui conduit à un fonctionnement sensiblement plus réguliers et silencieux. C’est une injection séquentielle durable.
Le dispositif 2 permet de faire l’économie de tout autre capteur complémentaire.
Le dispositif 2 peut être rapidement implanté, sans aucun capteur complémentaire (le capteur 10 étant optionnel).
Le système 1 comprend:
  • le moteur 6, et
  • pour chaque cylindre du moteur ou pour chaque groupe de cylindres du moteur(typiquement deccylindres):
    • un dispositif 2 tel que précédemment décrit et associé à ce cylindre ou groupe de cylindre,
    • un répartiteur d’admission 4, qui peut être celui de ce dispositif 2 ou qui peut faire partie du système 1 indépendamment de ce dispositif 2, et qui est agencé pour acheminer l’air dans le moteur 6 (plus exactement dans ce cylindre ou groupe de cylindres dudit moteur 6),
    • un injecteur de carburant 7, qui peut être celui de ce dispositif 2 ou qui peut faire partie du système 1 indépendamment de ce dispositif 2, et qui est agencé pour injecter du carburant dans ledit moteur 6 (plus exactement dans ce cylindre ou groupe de cylindres dudit moteur 6) ou dans le répartiteur d’admission 4.
Le système d’injection 1 est dit « séquentiel » s’il comprend un injecteur par cylindre (c = 1). Chaque cylindre est alors piloté par un réglage indépendant. Ce cas est aussi appelé « injection cylindre par cylindre ».
Un papillon de charge 18 est disposé dans le répartiteur 4 entre le capteur 3 et l’injecteur 7.
La figure 5 illustre différentes étapes du premier mode de réalisation de procédé selon l’invention mis en œuvre par le système 1.
La première variante du premier mode de réalisation de procédé selon l’invention est mise en œuvre par le système 1 comprenant la première variante de dispositif 2 selon l’invention.
La deuxième variante du premier mode de réalisation de procédé selon l’invention est mise en œuvre par le système 1 comprenant la deuxième variante de dispositif 2 selon l’invention.
La troisième variante du premier mode de réalisation de procédé selon l’invention est mise en œuvre par le système 1 comprenant la troisième variante de dispositif 2 selon l’invention.
La quatrième variante du premier mode de réalisation de procédé selon l’invention est mise en œuvre par le système 1 comprenant la quatrième variante de dispositif 2 selon l’invention.
Le premier mode de réalisation de procédé selon l’invention comprend une fourniture (étape 11, 12, 13 ou 14 de la figure 5), par le capteur 3 (débitmètre ou un capteur de pression ou de vitesse) positionné dans ou en communication avec le répartiteur d’admission 4, d’une mesure qui dépend du débit massique d’air Qmair circulant dans le répartiteur d’admission 4, le répartiteur d’admission 4 acheminant l’air dans le moteur 6.
La mesure issue du capteur 3 (i.e. du débitmètre ou du capteur de pression ou de vitesse) tient compte du sens de circulation de l’air dans le répartiteur d’admission 4.
Selon la variante considérée du premier mode de réalisation de procédé selon l’invention:
  • dans la première variante (étape 11 de la figure 5), la mesure comprend une mesure de la pression différentielle Δp(t) par le capteur 33, le capteur 3 est positionné dans le répartiteur d’admission 4 , le procédé comprend une formation d’une baisse locale de pression dans le répartiteur d’admission 4 par les moyens 15, et le capteur 33 fait sa mesure de pression différentielle Δp(t) au niveau de cette baisse locale de pression.
  • dans la deuxième variante (étape 12 de la figure 5), la mesure comprend une mesure de débit volumique q(t) par le capteur 3 qui comprend le débitmètre volumique,
  • dans la troisième variante (étape 13 de la figure 5), la mesure comprend une mesure de la vitesse de l’air dans le répartiteur 4 par le capteur 3 qui comprend le capteur de vitesse,
  • dans la quatrième variante (étape 14 de la figure 5), la mesure comprend une mesure de débit massique qm(t)=Qmair par le capteur 3 qui comprend le débitmètre massique.
Dans toutes ces variantes, le capteur 3 (le débitmètre ou le capteur de pression ou de vitesse) répète sa mesure à une fréquence d’au moins 2Hz, de préférence d’au moins 20Hz, de manière plus préférentielle d’au moins 100 Hz.
Ensuite, l’unité de contrôle 5 reçoit et analyse la mesure issue du capteur 3 (débitmètre, ou du capteur de pression ou du capteur de vitesse), et, en fonction de la mesure, calcule (étapes 25, 26, 34, 27, 30, 31) la commande 17.
L’unité de contrôle répète le calcul de la commande 17 à une fréquence d’au moins 2Hz, de préférence d’au moins 20Hz, de manière plus préférentielle d’au moins 100 Hz.
Pour le calcul de cette commande 17, tout d’abord l’unité de contrôle 5 calcule le débit massique d’air qm(t)=Qmair circulant dans le répartiteur d’admission 4 en fonction de la mesure issue du capteur 3 (débitmètre ou du capteur de pression ou de vitesse). L’unité de contrôle 5 répète le calcul de ce débit massique qm(t)=Qmair à une fréquence d’au moins 2Hz, de préférence d’au moins 20Hz, de manière plus préférentielle d’au moins 100 Hz.
Selon la variante considérée du premier mode de réalisation de procédé selon l’invention:
  • dans la première variante (étapes 25 et 26 de la figure 5), on a:
    • une fourniture d’une température de l’air dans le répartiteur par le capteur de température de l’air 8 positionné dans ou en communication avec le répartiteur d’admission 4, l’unité de contrôle 5 prenant en compte cette température de l’air au moins pour le calcul de la commande 17,
    • une fourniture d’une pression statique de l’air dans le répartiteur par le capteur de pression statique 9 positionné dans ou en communication avec le répartiteur d’admission 4, l’unité de contrôle 5 prenant en compte cette pression statique au moins pour le calcul de la commande 17,
    • l’unité 5 qui calcule comme expliqué précédemment dans la description du dispositif 2:
      • q(t) par résolution de l’équation différentielle précédemment décrite
      • ρ(T) en fonction de la température de l’air et de la pression statique
      • qm(t) en fonction de ρ(T) et q(t)
  • dans la deuxième variante (étape 34 de la figure 5), on a:
    • une fourniture d’une température de l’air dans le répartiteur par le capteur de température de l’air 8 positionné dans ou en communication avec le répartiteur d’admission 4, l’unité de contrôle 5 prenant en compte cette température de l’air au moins pour le calcul de la commande 17,
    • une fourniture d’une pression statique de l’air dans le répartiteur par le capteur de pression statique 9 positionné dans ou en communication avec le répartiteur d’admission 4, l’unité de contrôle 5 prenant en compte cette pression statique au moins pour le calcul de la commande 17,
    • l’unité 5 qui calcule comme expliqué précédemment dans la description du dispositif 2:
      • ρ(T) en fonction de la température de l’air et de la pression statique
      • qm(t) en fonction de ρ(T) et q(t)
  • dans la troisième variante (étape 34 de la figure 5), on a:
    • une fourniture d’une température de l’air dans le répartiteur par le capteur de température de l’air 8 positionné dans ou en communication avec le répartiteur d’admission 4, l’unité de contrôle 5 prenant en compte cette température de l’air au moins pour le calcul de la commande 17,
    • une fourniture d’une pression statique de l’air dans le répartiteur par le capteur de pression statique 9 positionné dans ou en communication avec le répartiteur d’admission 4, l’unité de contrôle 5 prenant en compte cette pression statique au moins pour le calcul de la commande 17,
    • l’unité 5 qui calcule comme expliqué précédemment dans la description du dispositif 2:
      • q(t) en fonction de la vitesse mesurée comme expliqué précédemment dans la description du dispositif 2
      • ρ(T) en fonction de la température de l’air et de la pression statique
      • qm(t) en fonction de ρ(T) et q(t)
  • dans la quatrième variante (étape 14 de la figure 5), le capteur 3 mesure directement qm(t).
L’unité de contrôle 5 répète le calcul de ce débit massique qm(t) à une fréquence d’au moins 2Hz, de préférence d’au moins 20Hz, de manière plus préférentielle d’au moins 100 Hz.
Ensuite, pour toutes la variantes, l’unité de contrôle 5 calcule (étape 27 de la figure 5) un régime moteur (typiquement sous la forme du débit massique d’air Qmair= qm(t) en fonction du temps tel qu’illustré en figures 3 et 4) en fonction de la mesure issue du capteur 3 (i.e. du débitmètre ou du capteur de pression ou de vitesse). Il met à jour ce régime moteur (typiquement sous la forme du débit massique d’air Qmair= qm(t) en fonction du temps tel qu’illustré en figures 3 et 4) à une fréquence d’au moins 2Hz, de préférence d’au moins 20Hz, de manière plus préférentielle d’au moins 100 Hz.
En outre, le premier mode de réalisation de procédé selon l’invention comprend une fourniture (étape 29 de la figure 5), par le capteur de température 10, de la température du moteur, l’unité de contrôle 5 prenant en compte cette température du moteur au moins pour le calcul de la commande 17.
Ensuite, l’unité de contrôle 5 reçoit et analyse la mesure issue du capteur 3 (i.e. du débitmètre ou du capteur de pression ou de vitesse), et, en fonction de la mesure, calcule la commande 17 de manière à commander l’injection par l’injecteur 7:
  • pendant une durée d’activation Ti de l’injecteur 7 (étape 30 de la figure 5) qui dépend de la mesure, selon l’équation de Ti déjà décrite dans la description du dispositif 2, et
  • à partir de l’instant de début d’injection (étape 31 de la figure 5) qui dépend de la mesure. L’instant de début d’injection est calculé par l’unité de contrôle 5 de manière à correspondre à un moment où intervient dans le répartiteur 4 un débit d’air Qmair maximum plus ou moins un pourcentage, inférieur ou égal à 30%, de préférence inférieur ou égal à 15%, d’une période du cycle moteur.
Le calcul de la commande 17 par l’unité de contrôle 5 ne comprend pas d’utilisation d’une cartographie moteur ou d’une table de correspondance.
Le calcul de la commande 17 par l’unité de contrôle 5 comprend une résolution d’au moins une équation par des moyens 5 de calcul logiciels et/ou électroniques.
L’unité 5 envoie la commande 17 à l’injecteur 7 (étape 32 de la figure 5) et commande ainsi l’injection, par l’injecteur 7 de carburant, d’une quantité de carburant dans le moteur 6 qui dépend de la mesure.
Bien sûr, l’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l’invention.
Bien entendu, les différentes caractéristiques, formes, variantes et modes de réalisation de l’invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres.

Claims (17)

  1. Dispositif (2) d’injection pour moteur thermique (6), comprenant:
    • un débitmètre ou un capteur de pression ou de vitesse (3) agencé pour être positionné dans ou en communication avec un répartiteur d’admission (4) et agencé et/ou programmé pour fournir une mesure (16) qui dépend d’un débit d’air (Qmair) circulant dans le répartiteur d’admission,
    • une unité de contrôle (5) agencée et/ou programmée pour commander une injection de carburant,
    caractérisé en ce que l’unité de contrôle est agencée et/ou programmée pour recevoir et analyser la mesure issue du débitmètre, ou du capteur de pression ou du capteur de vitesse, et, en fonction de la mesure, calculer une commande (17) agencée pour commander un injecteur de carburant (7) de manière à commander l’injection d’une quantité de carburant qui dépend de la mesure.
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisée en ce que l’unité de contrôle est agencée et/ou programmée pour recevoir et analyser la mesure issue du débitmètre ou du capteur de pression ou de vitesse, et, en fonction de la mesure, calculer la commande agencée pour commander l’injection par l’injecteur pendant une durée d’activation de l’injecteur qui dépend de la mesure.
  3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l’unité de contrôle est agencée et/ou programmée pour recevoir et analyser la mesure issue du débitmètre ou du capteur de pression ou de vitesse, et, en fonction de la mesure, calculer la commande agencée pour commander l’injection par l’injecteur à partir d’un instant de début d’injection qui dépend de la mesure.
  4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisée en ce que l’unité de contrôle est agencée et/ou programmée pour calculer l’instant de début d’injection de sorte que cet instant correspond à un moment où intervient dans le répartiteur un débit d’air maximum plus ou moins un pourcentage, inférieur ou égal à 15%, d’une période du cycle moteur.
  5. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l’unité de contrôle est agencée et/ou programmée pour calculer un régime moteur en fonction de la mesure issue du débitmètre ou du capteur de pression ou de vitesse.
  6. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l’unité de contrôle est agencée et/ou programmée pour calculer le débit massique d’air circulant dans le répartiteur d’admission en fonction de la mesure issue du débitmètre ou du capteur de pression ou de vitesse.
  7. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le débitmètre comprend un débitmètre massique.
  8. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l’unité de contrôle est agencée et/ou programmée pour que le calcul de la commande ne comprend pas d’utilisation d’une cartographie moteur ou d’une table de correspondance et/ou comprend une résolution d’au moins une équation par des moyens de calcul logiciels et/ou électroniques.
  9. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le débitmètre ou le capteur de pression ou de vitesse est agencé et/ou programmé pour répéter sa mesure à une fréquence d’au moins 100 Hz et/ou en ce que l’unité de contrôle est agencée et/ou programmée pour répéter le calcul de la commande à une fréquence d’au moins 100 Hz.
  10. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif comprend:
    • un capteur (8) de température de l’air agencé pour fournir une température de l’air dans le répartiteur et agencé pour être positionné dans ou en communication avec le répartiteur d’admission, l’unité de contrôle étant agencée et/ou programmée pour prendre en compte cette température de l’air au moins pour le calcul de la commande, et/ou
    • un capteur (9) de pression statique agencé pour fournir une pression statique de l’air dans le répartiteur et agencé pour être positionné dans ou en communication avec le répartiteur d’admission, l’unité de contrôle étant agencée et/ou programmée pour prendre en compte cette pression statique au moins pour le calcul de la commande.
  11. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif comprend un capteur (10) de température agencé pour mesurer une température du moteur, l’unité de contrôle étant agencée et/ou programmée pour prendre en compte cette température du moteur au moins pour le calcul de la commande.
  12. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la mesure issue du débitmètre ou du capteur de pression ou de vitesse est agencée pour tenir compte du sens de circulation de l’air dans le répartiteur d’admission.
  13. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend l’injecteur de carburant.
  14. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend le répartiteur d’admission, et en ce que le débitmètre ou le capteur de pression ou de vitesse est positionné dans le répartiteur d’admission.
  15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce qu’il comprend des moyens (15) agencés pour former une baisse locale de pression dans le répartiteur d’admission, et en ce que le débitmètre ou le capteur de pression ou de vitesse est agencé pour faire sa mesure au niveau de cette baisse locale de pression.
  16. Système (1) comprenant:
    • un dispositif selon la revendication 14 ou 15 considérée comme dépendante de la revendication 13,
    • un moteur, le répartiteur d’admission du dispositif selon la revendication 14 ou 15 considérée comme dépendante de la revendication 13 étant le répartiteur d’admission dudit moteur et étant agencé pour acheminer l’air dans le moteur, l’injecteur de carburant étant agencé pour injecter du carburant dans ledit moteur ou dans le répartiteur d’admission.
  17. Procédé d’injection pour moteur thermique, comprenant:
    • une fourniture (11, 12, 13, 14), par un débitmètre ou un capteur de pression ou de vitesse (3) positionné dans ou en communication avec un répartiteur d’admission (4), d’une mesure (16) qui dépend d’un débit d’air (Qmair) circulant dans le répartiteur d’admission, le répartiteur d’admission acheminant l’air dans un moteur (6),
    • une commande (32), par une unité de contrôle (5), d’une injection de carburant dans le moteur,
    caractérisé en ce que l’unité de contrôle (5) reçoit et analyse la mesure (16) issue du débitmètre, ou du capteur de pression ou du capteur de vitesse (3), et, en fonction de la mesure, calcule (25, 26, 34, 27, 30, 31) une commande (17) qui commande l’injection, par un injecteur de carburant (7), d’une quantité de carburant qui dépend de la mesure.
FR2001233A 2020-02-07 2020-02-07 Dispositif d’injection de carburant, moteur et procédé associé. Active FR3107090B1 (fr)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2001233A FR3107090B1 (fr) 2020-02-07 2020-02-07 Dispositif d’injection de carburant, moteur et procédé associé.
EP21704730.7A EP4100636A1 (fr) 2020-02-07 2021-02-05 Dispositif d'injection de carburant, moteur et procede associe
PCT/EP2021/052791 WO2021156434A1 (fr) 2020-02-07 2021-02-05 Dispositif d'injection de carburant, moteur et procede associe

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2001233A FR3107090B1 (fr) 2020-02-07 2020-02-07 Dispositif d’injection de carburant, moteur et procédé associé.
FR2001233 2020-02-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR3107090A1 true FR3107090A1 (fr) 2021-08-13
FR3107090B1 FR3107090B1 (fr) 2023-11-03

Family

ID=69903692

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR2001233A Active FR3107090B1 (fr) 2020-02-07 2020-02-07 Dispositif d’injection de carburant, moteur et procédé associé.

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4100636A1 (fr)
FR (1) FR3107090B1 (fr)
WO (1) WO2021156434A1 (fr)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4383515A (en) * 1980-03-18 1983-05-17 Nissan Motor Company, Limited Electronic fuel injection control system for an internal combustion engine
WO2005080924A1 (fr) 2004-02-16 2005-09-01 Centre National De La Recherche Scientifique (Cnrs) Debitmetre instationnaire
WO2009118290A1 (fr) 2008-03-28 2009-10-01 Centre National De La Recherche Scientifique (Cnrs) Debitmetre instationnaire temps reel
FR2944059A1 (fr) * 2009-04-02 2010-10-08 Renault Sas Procede et systeme de correction d'une mesure de debit d'air admis dans un moteur a combustion interne

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1119493A (fr) * 1978-07-21 1982-03-09 Mamoru Fujieda Systeme d'injection de carburant pour moteurs a combustion interne
JP5968771B2 (ja) * 2012-12-07 2016-08-10 日立オートモティブシステムズ株式会社 内燃機関の燃料噴射制御装置
JP7067003B2 (ja) * 2017-09-25 2022-05-16 三菱自動車工業株式会社 エンジンの制御装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4383515A (en) * 1980-03-18 1983-05-17 Nissan Motor Company, Limited Electronic fuel injection control system for an internal combustion engine
WO2005080924A1 (fr) 2004-02-16 2005-09-01 Centre National De La Recherche Scientifique (Cnrs) Debitmetre instationnaire
US20070192047A1 (en) * 2004-02-16 2007-08-16 Eric Foucault Unsteady flow meter
WO2009118290A1 (fr) 2008-03-28 2009-10-01 Centre National De La Recherche Scientifique (Cnrs) Debitmetre instationnaire temps reel
FR2944059A1 (fr) * 2009-04-02 2010-10-08 Renault Sas Procede et systeme de correction d'une mesure de debit d'air admis dans un moteur a combustion interne

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021156434A1 (fr) 2021-08-12
EP4100636A1 (fr) 2022-12-14
FR3107090B1 (fr) 2023-11-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR2922598A1 (fr) Procede pour determiner l'inflammabilite du carburant de qualite inconnue.
EP2780573B1 (fr) Système et procédé d'estimation de la richesse du mélange gazeux dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne d'un groupe motopropulseur de véhicule automobile
FR2874237A1 (fr) Procede et dispositif de gestion d'un moteur a combustion interne
FR2867232A1 (fr) Methode d'estimation de la richesse en carburant dans un cylindre d'un moteur a combustion
FR2758590A1 (fr) Dispositif de commande d'un moteur a combustion interne a allumage commande et injection directe
EP0599729B1 (fr) Procédé de contrÔle du système de recirculation des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne
FR3107090A1 (fr) Dispositif d’injection de carburant, moteur et procédé associé.
FR2678684A1 (fr) Procede et systeme de calcul de la masse d'air frais dans un cylindre de moteur a combustion interne.
EP3626954A1 (fr) Procede de determination d'un indicateur de cliquetis par determination de la pression globale dans le cylindre
FR2916805A1 (fr) Dispositif et procede d'estimation d'une quantite d'alcool contenue dans le carburant d'un moteur.
FR2938301A1 (fr) Procede et dispositif de reglage d'une recirculation de gaz d'echappement pour un moteur a combustion interne
EP1662121A1 (fr) Procédé de régulation d'un système d'admission d'un moteur à combustion interne et véhicule automobile pour la mise en oeuvre du procédé
EP2655838B1 (fr) Systeme et procede de commande d'un moteur a combustion interne pour vehicule automobile en fonctionnement transitoire
FR2923538A3 (fr) Systeme et procede d'estimation de la pression en amont d'une turbine de turbocompresseur et moteur thermique associ associe
EP1647692A1 (fr) Procédé de régulation d'un système d'admission d'un moteur à combustion interne et véhicule automobile mettant en oeuvre ce procédé
FR2858359A1 (fr) Procede et dispositif de gestion d'une unite d'entrainement comprenant un moteur a combustion interne
FR3082887A1 (fr) Procede de determination d’une consigne de puissance d’un compresseur de moteur a combustion interne
EP2751416A1 (fr) Système et procédé de commande d'un moteur a combustion interne d'un véhicule automobile avec des circuits de recirculation de gaz d'échappement haute et basse pression en fonctionnement transitoire
WO2011067518A1 (fr) Systeme et procede d'estimation de la masse de particules stockees dans un filtre a particules de vehicule automobile
FR2935750A1 (fr) Procede et systeme de correction de la quantite cartographiee de carburant de l'injection tardive participant au couple d'un moteur a combustion interne
EP1696115A1 (fr) Dispositif d'optimisation en temps réel du copule d'un moteur rotatif à combustion interne
FR2923537A1 (fr) Systeme et procede d'estimation de la pression en aval d'une turbine de turbocompresseur et moteur thermique associe
FR3086335A1 (fr) Procede de calcul d’une puissance de consigne d’une turbine dans un turbocompresseur
FR3128251A1 (fr) Procédé de diagnostic de la plausibilité de dérive d’un capteur débitmètre d’air dans un moteur thermique
EP4234909A1 (fr) Procédé de contrôle de la richesse du mélange carburé d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20210813

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 5