FR2831212A1 - Procede et dispositif de mise en oeuvre d'un moteur a combustion interne - Google Patents
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Abstract
Procédé et dispositif de mise en oeuvre d'un moteur à combustion interne comportant un capteur de pression (32) relié au tube de distribution (22) du carburant pour déterminer la courbe de pression de vapeur pendant la phase d'arrêt du moteur. La quantité injectée au démarrage suivant du moteur sera corrigée en fonction de cette courbe de pression.
Description
plastique. Etat de la technique La présente invention concerne un procèdé
de mise en _u vre d'un moteur à combustion interne, selon lequel on détermine la pres sion dans le distributeur de carburant, et on détermine une grandeur de s signal pour defmir le dosage de carburant en fonction des paramètres de
fonctionnement du moteur à combustion interne.
Elle concerne en outre un dispositif pour la mise en _uvre d'un moteur à combustion interne comportant une unité de commande électronique détectant la pression dans le distributeur de carburant et qui o fournit au moins une grandeur de signal dépendant des paramètres de
fonctionnement definis s ant le do s age du carburant.
Les carburants diffèrent par leur comportement à l'ébullition. Les carburants à faible température d'ebullition et faible pres sion de vapeur nocessitent une augmentation de la dose de carburant surtout aussi longtemps que le moteur n'a pas atteint sa température de fonctionnement. Dans certaines applications, pour un carburant à forte température d'ebullition l'enrichissement necessaire au démarrage à froid par comparaison à un carburant s'évaporant facilement, peut atteindre
jusqu'à 40 %.
Selon le document DE 195 O1 458 A1, US-A-5 564 406, il est connu de corriger la quantité de carburant à injecter en fonction de la qualité du carburant. La qualité du carburant est deduite du comporte
ment de la régulation lambda dans la phase de démarrage.
La condition pour l'adaptation de la quantité de carburant injectée dans la solution connue est ainsi une régulation lambda apte à fonctionner. Mais cette régulation n'est toutefois pas disponible immédia tement au démarrage du moteur à combustion interne de sorte que la sai sie de la qualité du carburant ou les propriétés du carburant sont incomplètes au moins pour quelques applications, surtout si précisément en phase de démarrage l'adaptation de la dose injectee présente une si gnification toute particulière. De plus, la qualité du carburant ou des pro priétés du carburant sont uniquement saisies de manière indirecte si bien que le s informations relatives à la précis ion de l'adaptation ne peuvent
être atteintes que diffcilement.
A titre d'exemple, le document DE-A-199 34 357 décrit un vaporisateur sous pression deformable élastiquement, rempli d'un gaz et qui est placé dans une tuLulure de gaz d'échappement d'un moteur à
combustion interne.
Avantages de l' invention
La présente invention a pour but de remédier de manière générale aux in-
convénients des procédés et dispositifs connus et concerne à cet effet un procédé caractérisé en ce qu'on détermine la pression dans le distributeur s de carburant après l'arrêt du moteur à combustion interne, et la grandeur
du signal de dosage du carburant dans un cycle de fonctionnement sui-
vant du moteur dépend de cette pression.
De préférence, le cycle de fonctionnement suivant comprend
la phase de démarrage du moteur à combustion interne.
o De façon avantageuse, après l'arrêt du moteur on détermine les valeurs de mesure de la pression du carburant dans le distributeur de carburant en fonction de la température du carburant dans ce même dis tributeur et sur la base de ces valeurs on déduit la pression de saturation du carburant et en fonction de la pression de saturation ainsi obtenue
is pour le carburant on corrige les grandeurs du signal.
Si à l'arrêt du moteur à combustion interne, il y a une chute de pression dans le distributeur de carburant., on peut abaisser la pression dans le distributeur de carburant en aspirant un certain volume de carburant du distributeur de carburant ou en branchant un accumu o lateur à dépression sur le distributeur de carburant, ou encore en ouvrant les inUecteurs ou en utilisant un élément qui varie de volume lors du re
froidissement du distributeur de carburant.
Selon d'autres caractéristiques avantageuses du procédé, - on détermine la température du carburant dans le distributeur de car s burant à partir de grandeurs de fonctionnement, de préférence la tem pérature de l'eau de refroidissement, - la grandeur du signal qui détermine le dosage du carburant est la du rée d'inJection ou la durée de ltimpulsion de commande fournie aux in jecteurs. Grâce à la saisie directe des propriétés thermodynamiques du carburant on obtient une détermination précise, fiable et rapide de la qualité du carburant ou des propriétés du carburant. Cela conduit égale ment à une précision satisfaisante de la correction de la quantité de car burant à injecter (la quantité à indecter représente également dans la
ss description suivante, la masse de carburant à indecter).
Si on forme une valeur de correction en fonction de la pres sion et on exploite cette valeur de correction pour corriger la grandeur du signal, de préférence on détermine en outre la température du carburant . dans le distributeur de carburant et on en tient compte pour former la
valeur de correction.
Il est particulièrement avantageux que le rapport
air/carburant soit réglé de manière plus précise pour réduire les émis-
sions de matières polluantes et améliorer le comportement de roulement.
Cet avantage est particulièrement prononcé lors du démarrage à froid.
Il est particulièrement avantageux de mesurer la courbe de
pression de vapeur du carburant pendant la phase d'arrêt d'un distribu-
teur de carburant à l'aide d'un capteur de pression placé dans le tube d'alimentation; on déterminera alors la quantité à inJecter dans le cadre du cycle de fonctionnement suivant du moteur à combustion interne en la corrigeant en fonction de cette information de pression de vapeur. D'une
manière particulièrement avantageuse, on corrige ainsi la quantité de car-
burant même pendant les phases au cours desquelles la quantité reste commandee et n'est pas régulee à l'aide d'une régulation lambda. Cela est particulièrement avantageux pour le démarrage à froid et le chauffage du moteur. Les exigences actuelles concernant les gaz d'échappement sont
ainsi respectees.
Concernant le dispositif selon l'invention, l'unité de com mande saisit la pression dans le distributeur de carburant après l'arrêt du
moteur à combustion interne et fournit, au cours d'un cycle de fonction-
nement suivant du moteur à combustion interne, une grandeur de signal
dépendant de la pression détectee.
Il est particulièrement avantageux que le capteur de pres sion dans le tube de distribution soit un capteur de pression placé dans le
tube de distributeur dans le cadre de la régulation électrique de la pres-
sion de carburant.
Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus
détaillee à l'aide de modes de réalisation représentés dans les dessins an-
nexes dans lesquels: - la figure 1 est une vue d'ensemble d'un moteur à combustion interne équipé d'un appareil de commande électronique, cette figure montrant
les éléments necessaires à la description du procédé,
- la figure 2 montre un ordinogramme représentant la détermination du coeffcient de correction en fonction du signal du capteur de pression selon un exemple de réalisation préférentiel,
- la figure 3 montre un exemple de caractéristique de correction.
Description des exemples de réalisation
La figure 1 montre une vue d'ensemble d'un système
d'indection de carburant limité aux éléments nécessaires à la description
du procédé. La figure montre un circuit de carburant avec un vaporisateur sous pression dans un tube de distribution de carburant 22 rempli d'un
gaz de préférence du propane. Cet évaporateur sous pression porte la réfé-
rence 10. Il est également prévu une pompe à carturant 12 comportant un clapet anti-retour 14. La pompe à carburant et le clapet anti-retour sont installés dans un réservoir 16. En sortie de pompe, une conduite o d'alimentation en carburant 18 passe par un filtre à carburant 20 pour
déboucher dans le tube de distribution de carburant 22.
Les injecteurs 24, 26, 28, 30 sont alimentés en carburant à partir du tube de distribution de carburant 22. Il est également prévu un
capteur 32 mesurant la pression P régnant dans le distributeur 22.
Selon un exemple de réalisation, il est également prévu un capteur de température 34 mesurant la température du carburant dans le distributeur. Les deux grandeurs de signaux, mesurées, sont transmises par des lignes électriques 36, 38 à un appareil de commande électronique 40. Celui-ci reçoit d'autres paramètres de fonctionnement du moteur à o combustion interne et/ou du véhicule par d'autres lignes d'entrée 42-48,
paramètres exploités pour exécuter les fonctions de commande du moteur.
L'unité de commande 40 transmet ses signaux de commande par les li-
gnes de sortie 50, 52, 54, 58 destinces aux indecteurs et dosant le carbu-
rant comme souhaité. Par une autre ligne de sortie 60, l'unité de :5 commande 40 agit sur la pompe électrique à carturant 12, de préférence dans le cadre d'une régulation de la pression dans le tube distributeur de carburant.
Comme présenté ci-après, on détermine la qualité du car-
burant ou son comportement à l'ébullition en mesurant les propriétés so thermodynamiques du carburant. A partir d'une courbe de la pression de vapeur on détermine un coefficient de correction pour la dose à indecter en fonction du comportement d'ébullition, obtenu. Cette courbe de pression de vapeur est mesurée à l'aide d'un capteur de pression dans le tube d'alimentation en carburant pendant la phase d'arrêt du moteur à com 3s bustion interne et la quantité indectée au cours d'un démarrage suivant est corrigée en fonction de cette information de pression. Ainsi, en phase d'arrêt du moteur à combustion interne, l'unité électronique reste active s au moins aussi longtemps que l'on détermine la courbe de pression de va peur. Pour mesurer la courbe on diminue la pression dans le dis tributeur de carburant en dessous de la pression de vapeur de saturation du carburant. La pression et le cas échéant la température dans le distri buteur de carburant sont mesurées pendant le refroidissement du carbu rant et sont enregistrces dans l'unité de commande, dans une mémoire du microprocesseur. A partir des données enregistrées on détermine la courbe de pression de vapeur du carburant et si l'on dispose d'un capteur o de température, on détermine cette courbe en fonction de la température du carburant et on l'utilise pour corriger la quantité de carburant à injec ter. Pour mesurer la pression de vapeur il faut également abais ser la pression dans le distributeur de carburant en dessous de la pres is sion de vapeur de saturation du carburant. On dispose pour cela de différentes possibilités utilisées suivant l'exemple de réalisation: - une première possibilité consiste à inverser le fonctionnement de la pompe à carburant et d'aspirer du carburant dans le distributeur de carburant, o - une seconde possibilité consiste à brancher un accumulateur à dépres sion qu'on applique au distributeur de carturant ou aux conduites de carburant de façon analogue à l'enregistrement de la dépression dans la tubulure d'admission de systèmes asservis, - une troisième possibilité consiste à ouvrir l'indecteur aussi longtemps : qu'il règne une dépression dans la tubulure d'aspiration ou dans le cy lindre, - la quatrième possibilité consiste à utiliser un élément dilatable qui augmente le volume du distributeur de carburant en se refroidissant; il s'agit par exemple d'un dispositif bimétal chauffé par l'eau de refroi dissement et qui au refroidissement augmente le volume du distribu teur de carburant, - une autre possibilité est celle d'un évaporateur sous pression monté dans le distributeur de carburant. Ces évaporateurs sont des tubes métalliques à paroi mince élastique. Ces évaporateurs sous pression 3s peuvent être remplis par exemple de propane ou d'un gaz approprié dont le volume dépend suffisamment de la température. La pression interne change alors et passe de 6 bars à 0 jusqu'à 20 bars à 60 . La pression du gaz fait dilater l'évaporateur de pression par chauffage ou
réduit son volume lors de l'accumulation.
Suivant la configuration du système d'alimentation en car-
burant et l'application on utilise l'une des possibilités évoquées cidessus s pour abaisser la pression dans le distributeur de carburant lorsqu'on
coupe le moteur à combustion interne.
Selon une réalisation avantageuse, on tient en outre compte de la température dans le distributeur de carburant. Selon un exemple préférentiel, on mesure cette température avec un capteur de température
o qui saisit la température du carburant dans le distributeur de carburant.
Lorsqu'on ne dispose pas d'un tel capteur de température, on calcule la température à partir de l'information de température existant déjà dans l'appareil de commande, par exemple en fonction de la température de l'eau de refroidissement, de la charge, du régime, de la durée de fonction is nement et/ou de la masse d'air. En principe la température du carburant
augmente avec la température de l'eau de refroidissement alors qu'elle di-
minue lorsque la charge est élevée et que le régime est élevé car pour une
telle condition de fonctionnement, le débit de carturant augmente.
Dans l'unité de commande électronique on utilise un mo o dèle pour la courbe de pression de vapeur du carburant. Les paramètres de ce modèle sont obtenus à partir des valeurs de mesure de la pression de vapeur pendant la phase d'arrêt en fonction de la température après l'arrét du moteur à combustion interne. Dans un exemple de réalisation avantageux, on a constaté que l'utilisation de l'équation de la pression de
s vapeur selon Antoine convient pour calculer la pression de vapeur de sa-
turation Ps et décrire un tel modèle.
L'équation est la suivante:
lnPs = A- B/(C + T).
Les paramètres A, B. C sont des constantes de la matière et se déterminent à partir des valeurs de mesure de la pression de vapeur et
de la température T selon le procédé des moindres erreurs au carré.
L'utilisation d'autres équations de pression de vapeur est ss prévue dans d'autres exemples de réalisation (par exemple la courbe de
pression de vap eur de Riedel, celle de Riedel- Plank- Miller, celle de Thek-
Stiel, etc...). En première approximation, on obtient des valeurs numéri-
ques cohérentes si l'on utilise les valeurs correspondant à l'éthanol.
De cette manière, on détermine la pression de vapeur de saturation du carburant utilisé. La correction de la quantité de carburant à indecter à la température respective dans le distributeur de carburant se fait à l'aide du rapport entre la pression de vapeur de saturation PSREF d'un carturant de référence utilisé pour l'adaptation et la pression de vapeur du carburant utilisé et qui par exemple selon l'indication du modèle ci-dessus a été déterminée par la mesure de la pression de vapeur: TIcorr = TI x caractéristique (PSREF/PS)
Dans cette formule TI représente la durée d'inUection obte-
nue sur la base des paramètres de fonctionnement tels que le régime mo-
teur et la masse d'air guidée. La courbe caractéristique dépend du point de vue des valeurs de correction du rapport PSREF/PS et comporte des
s paramètres calibrables. La correction ne se fait qu'avec un moteur froid.
Les valeurs de la courbe caractéristique se déterminent à partir d'essais de démarrage avec un carburant à faible température d'ébullition. Selon une réalisation, on atteint la correction de la durée d'indection en fonction du temps après la coupure, par exemple après 20 sec. selon une valeur li o néaire l,0 comme valeur de correction. La figure 3 montre un exemple de
caractéristique de correction.
Dans un autre exemple de réalisation pratique, on utilise un distributeur de carburant avec un vaporisateur sous pression rempli de propane. Après l'arrêt du moteur, le distributeur de carburant se re :5 froidit et passe par exemple de 80 à 10 . Le vaporisateur de pression, élastique, diminue de volume du fait de l'abaissement de la pression du propane dans le vaporisateur sous pression. Le clapet anti-retour de la pompe à carburant est réalisé pour ne s'ouvrir que lorsque la pompe à carburant refoule. La pression de vapeur de saturation du carburant
s'établit ainsi dans le distributeur de carburant. La température et les va-
leurs de pression de vapeur sont enregistrées dans l'appareil de com-
mande. On obtient une courbe de valeurs de pression en fonction de la température. A partir de ces éléments, on détermine les paramètres du modèle de pression de vapeur. Au premier démarrage du moteur on cor rige la quantité de carburant à injecter selon le rapport entre la pression
de vapeur du carburant de référence et la pression de vapeur du modèle.
On permet de cette manière une prise en compte précise de la qualité du carburant ou des propriétés du carburant déjà avec le début de la phase
de démarrage.
La procédure décrite pour déterminer la pression de satu-
ration est réalisée selon un exemple comme programme exécuté par le mi s cro-ordinateur qui fait partie de l'unité de commande électronique 40. Un
exemple d'un tel programme est présenté sous la forme d'un ordino-
gramme à la figure 2.
Le programme commence par l'arrêt du moteur à combus-
tion interne. Cela se fait par exemple en utilisant un signal correspondant o venant de la clé de contact ou de l'observation de la vitesse de rotation du
moteur. Puis on mesure de manière cyclique la pression P dans le distri-
buteur de carburant et le cas échéant la température du carburant dans le distributeur de carburant. Les valeurs de mesure respectives sont alors enregistrées dans l'étape 102 puis dans l'étape 104 on vérifie si l'on dis
is pose d'un nombre suffisant de données de mesure. Dans un autre exem-
ple de réalisation on vérifie si une durée prédéterminée s'est écoulée
depuis l'arrêt du moteur à combustion interne ou s'il n'y a pas eu de va-
riation importante des valeurs de pression mesurées. Si cela n'est pas le cas on répète le programme par l'étape 100 pour permettre de manière o cyclique la saisie des grandeurs de mesure de la pression et le cas échéant de la température. Si l'opération de mesure est toutefois déjà terminée, alors dans l'étape 106 on détermine les paramètres A, B. C selon l'indication des valeurs de mesure enregistrées pour la pression et le cas échéant la température. Ensuite, dans l'étape 108, on détermine, par
s exemple sur la base de l'équation de pression de vapeur indiquée ci-
dessus, la pression de saturation PS du carburant. Cette valeur calculée est alors posée comme valeur modèle (PSMODELL) (étape 110) servant dans le cycle de fonctionnement suivant du moteur à combustion interne pour corriger la quantité à injecter et qu'il faut doser. Après le calcul de la pression de saturation modèle, on termine le programme représenté à la
figure 2.
La description ci-dessus concerne la procédure pour déter-
miner la pression de saturation modèle appliquée à l'exemple de l'équation de pression de vapeur d'Antoine. Dans d'autres applications on utilise 3s d'autres relations entre la pression de saturation et la température dans le
distributeur de carburant. Dans le cas le plus simple on mesure la pres-
sion après l'arrêt du moteur jusqu'à atteindre la pression de saturation, c'est-à-dire jusqu'à ce que l'on ne constate plus de variation de pression importante. s
Claims (7)
1 ) Procédé de mise en ceuvre d'un moteur à combustion interne, selon lequel on détermine la pression dans le distributeur de carburant, et on détermine une grandeur de signal pour définir le dosage de carburant en fonction des paramètres de fonctionnement du moteur à combustion in terne, caractérisé en ce qu' on détermine la pression dans le distributeur de carburant après l'arrêt du moteur à combustion interne, et
o la grandeur du signal de dosage du carburant dans un cycle de fonction-
nement suivant du moteur dépend de cette pression.
2 ) Procédé selon la revendication l, caractérisé en ce que le cycle de fonctionnement suivant comprend la phase de démarrage du
moteur à combustion interne.
3 ) Procédé selon la revendication l, caractérisé en ce qu' on forme une valeur de correction en fonction de la pression et on exploite
cette valeur de correction pour corriger la grandeur du signal.
4 ) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu' :5 on détermine en outre la température du carburant dans le distributeur
de carburant et on en tient compte pour former la valeur de correction.
) Procédé selon la revendication l, caractérisé en ce qu' so après l'arrêt du moteur on détermine les valeurs de mesure de la pression
du carburant dans le distributeur de carburant en fonction de la tempé-
rature du carburant dans ce même distributeur et sur la base de ces va-
leurs on déduit la pression de saturation du carburant et en fonction de la pression de saturation ainsi obtenue pour le carburant on corrige les
grandeurs du signal.
6 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce qu' à l'arrêt du moteur à combustion interne, il y a une chute de pression
dans le distributeur de carburant.
7 ) Procèdé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on abaisse la pression dans le distributeur de carburant en aspirant un
certain volume de carburant du distributeurde carburant ou en bran-
chant un accumulateur à dépression sur le distributeur de carburant, ou encore en ouvrant les injecteurs ou en utilisant un élément qui varie de
o volume lors du refroidissement du distributeur de carburant.
S ) Procèdé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détermine la température du carburant dans le distributeur de carbu rant à partir de grandeurs de fonctionnement, de préférence la tempéra
ture de l'eau de refroidissement.
9 ) Procèdé selon la revendication 1, caractérisé en ce que o la grandeur du signal qui détermine le dosage du carburant est la duree
d'injection ou la durce de l'impulsion de commande fournie aux inJec-
teurs. ) Dispositif pour la mise en ceuvre d'un moteur à combustion interne :5 comportant une unité de commande électronique détectant la pression dans le distributeur de carburant et qui fournit au moins une grandeur de signal dépendant de s paramètres de fonctionnement définis sant le do s age du carburant, caractérisé en ce que l'unité de commande saisit la pression dans le distributeur de carburant
après l'arrêt du moteur à combustion interne et fournit, au cours d'un cy-
cle de fonctionnement suivant du moteur à combustion interne, une gran-
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