FR3034467A1 - Procede de combustion d'un melange carbure d'un moteur a combustion interne - Google Patents

Procede de combustion d'un melange carbure d'un moteur a combustion interne Download PDF

Info

Publication number
FR3034467A1
FR3034467A1 FR1552854A FR1552854A FR3034467A1 FR 3034467 A1 FR3034467 A1 FR 3034467A1 FR 1552854 A FR1552854 A FR 1552854A FR 1552854 A FR1552854 A FR 1552854A FR 3034467 A1 FR3034467 A1 FR 3034467A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
fuel
combustion
phase
intake
combustion chamber
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.)
Withdrawn
Application number
FR1552854A
Other languages
English (en)
Inventor
Richard Tilagone
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.)
IFP Energies Nouvelles IFPEN
Original Assignee
IFP Energies Nouvelles IFPEN
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 IFP Energies Nouvelles IFPEN filed Critical IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority to FR1552854A priority Critical patent/FR3034467A1/fr
Publication of FR3034467A1 publication Critical patent/FR3034467A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3017—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used
    • F02D41/3058—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used the engine working with a variable number of cycles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B75/021—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having six or more strokes per cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0203—Variable control of intake and exhaust valves
    • F02D13/0207—Variable control of intake and exhaust valves changing valve lift or valve lift and timing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/08—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels
    • F02D19/10—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels peculiar to compression-ignition engines in which the main fuel is gaseous
    • 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
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • 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
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/006—Controlling exhaust gas recirculation [EGR] using internal EGR
    • 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
    • F02D41/402—Multiple injections
    • 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
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D2041/001—Controlling intake air for engines with variable valve actuation
    • 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
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • 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
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0027—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures the fuel being gaseous
    • 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
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • 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
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
    • 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)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un procédé de combustion d'un mélange carburé contenu dans la chambre de combustion (18) d'un moteur à combustion interne, ladite chambre étant reliée à au moins un moyen d'admission (24) avec une tubulure d'admission (26) contrôlée par une soupape d'admission (28) et avec au moins un moyen d'échappement (30) avec une tubulure d'échappement (32) contrôlée par une soupape d'échappement (34), et des moyens d'injection (40, 44) d'au moins un carburant. .Selon l'invention, le moteur fonctionne selon un cycle avec une phase d'admission (A), avec au moins « n » périodes de phases successives de compression/ détente (C/D), « n » étant supérieur ou égal à deux, et une phase d'échappement (E).

Description

1 La présente invention se rapporte à un procédé de combustion d'un mélange carburé d'un moteur à combustion interne. Elle concerne plus particulièrement mais non exclusivement les moteurs à injection directe de carburant dans la chambre de combustion de ces moteurs. Cette invention peut également concerner les moteurs à combustion interne fonctionnant avec deux carburants distincts, dit moteurs à injection concomitante de carburants ("Dual fuel"), qui associent une injection directe de carburant dans la chambre de combustion avec une injection indirecte d'un autre carburant dans la tubulure d'admission de ce moteur pour réaliser un mélange carburé à introduire dans cette chambre de combustion. L'allumage de ce mélange carburé est ensuite réalisé d'une façon privilégiée au moment de l'injection directe de carburant, par l'intermédiaire ou non d'un système qui commande l'allumage.
Cette invention peut également concerner les moteurs équipés d'un système d'injection directe qui injecte directement dans la chambre de combustion deux carburants distincts. Généralement, ces types de moteurs fonctionnent selon un cycle « 4T» (quatre temps) qui se décompose en quatre phases, une phase d'admission (A) durant laquelle un comburant, comme de l'air, est admis dans la chambre de combustion, voire un mélange « air + carburant » dans les cas où le moteur est équipé d'un système d'injection dit indirecte, une phase de compression (C) avec la compression de l'air ou du mélange carburé, une phase de détente (D) qui résulte de la combustion du mélange carburé et une phase d'échappement (E) où les gaz brûlés sont évacués de la chambre de combustion. Ces moteurs ont pour inconvénients de nécessiter un transvasement de fluide (air d'admission ou mélange carburé et gaz brûlés) qui est pénalisante compte tenu du travail à fournir par le moteur pour mettre en mouvement ces fluides et leur permettre de pénétrer dans la chambre de combustion via la ou les soupapes d'admission (pour l'air ou le mélange carburé) ou d'être évacués de la chambre de combustion via la ou les soupapes d'échappement.
3034467 2 Le travail de mise en action des soupapes et de transvasement des fluides (admission et échappement) coûte de l'énergie et réduit, pour la grande majorité des zones de fonctionnement des moteurs, le travail fourni par les gaz chauds issus de la combustion. Il s'en suit alors une perte de performance globale du 5 moteur. Un autre inconvénient majeur de ces transvasements concerne le cas des moteurs pour lesquels le recours à la recirculation externe de gaz brûlés (système EGR : Exhaust Gas Recirculation) est nécessaire. Dans ce cas, la gestion de la quantité de gaz brûlés et son introduction dans le circuit admission est complexe 10 et impacte les quantités de fluide admises dans la chambre de combustion, augmentant de ce fait le travail à fournir. De plus, dans le cas des moteurs quatre temps, pour une phase de travail utile pour la production de la puissance délivrée par le moteur, trois autres phases sont nécessaires.
15 Il s'en suit une certaine irrégularité de couple du moteur, que les motoristes tentent de limiter : - En augmentant le nombre de cylindres du moteur et en décalant astucieusement les « allumages de chaque cylindre » - En ayant recours au cycle « 2T» (deux temps): dans ce cas, les 20 quatre phases décrites préalablement se déroulent sur un seul tour moteur, alors que pour le moteur « 4T », deux tours moteurs sont requis. De plus, dans certaines conditions de fonctionnement de ces moteurs (très 25 faible charge, ralenti, fonctionnement après un démarrage à froid,...), le système de traitement des gaz d'échappement manque d'efficacité essentiellement lors de conditions de température extérieure très froide. Il faut donc recourir dans ce cas à des artifices également complexes et impactant le rendement global du groupe moto-propulseur.
30 La présente invention se propose de remédier aux inconvénients précités grâce à un procédé de combustion simple et économique.
3034467 3 A cet effet, la présente invention concerne un procédé de combustion d'un mélange carburé contenu dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne, ladite chambre étant reliée à au moins un moyen d'admission avec une tubulure d'admission contrôlée par une soupape d'admission et avec au 5 moins un moyen d'échappement avec une tubulure d'échappement contrôlée par une soupape d'échappement, et des moyens d'injection d'au moins un carburant, caractérisé en ce que le moteur fonctionne selon un cycle avec une phase d'admission, avec au moins « n» périodes de phases successives de compression/détente, « n » étant supérieur ou égal à deux, et une phase 10 d'échappement. Après la formation d'un mélange carburé dans la chambre de combustion lors de la phase d'admission, les soupapes d'admission et d'échappement peuvent être maintenues en position fermée et un carburant peut être injecté dans la 15 chambre de combustion, pendant les « n » périodes de phases successives de compression/détente. Le mélange carburé formé dans la chambre de combustion, lors des phases de compression/détente, peut comprendre une richesse minimale pour la 20 combustion de ce mélange. La phase de compression/détente peut être suivie d'une phase d'échappement, lorsque le mélange carburé contenu dans la chambre de combustion peut comprendre une richesse proche de la stoechiométrique.
25 Lors de la phase d'admission, un comburant peut être introduit dans la chambre de combustion pour y réaliser un mélange carburé. Lors de la phase d'admission, un mélange carburé peut être introduit dans la 30 chambre de combustion, pendant la phase d'admission. Lors de la phase d'admission, un mélange d'un fluide et d'un carburant peut être introduit dans la chambre de combustion, et un autre carburant peut être 3034467 4 injecté dans la chambre de combustion à la fin de chaque phase de compression/détente. Le carburant peut être un carburant injecté dans la chambre de combustion.
5 Le carburant peut être un carburant injecté dans les moyens d'admission de chambre de combustion. Le carburant peut être un carburant injecté dans les moyens d'admission de 10 la chambre de combustion et l'autre carburant peut être un carburant injecté dans la chambre de combustion. L'invention concerne également un système de commande de la combustion d'un mélange carburé contenu dans la chambre de combustion d'un moteur à 15 combustion interne, ladite chambre étant reliée à au moins un moyen d'admission avec une tubulure d'admission contrôlée par une soupape d'admission et avec au moins un moyen d'échappement avec une tubulure d'échappement contrôlée par une soupape d'échappement, caractérisé en ce que le système de commande comprend des moyens de commande des soupapes d'admission et 20 d'échappement et de l'injection d'un carburant dans la chambre de combustion, lesdits moyens de commande étant aptes à mettre en oeuvre le procédé de combustion de l'invention. Les autres caractéristiques et avantages de l'invention vont apparaître 25 maintenant à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre uniquement illustratif et non limitatif, et à laquelle sont annexées : - la figure 1 est un schéma montrant un moteur à combustion interne utilisant le procédé selon l'invention, et - la figure 2 qui illustre un autre moteur à combustion utilisant le procédé 30 selon l'invention. Sur la figure 1, le moteur illustré à titre d'exemple est un moteur à combustion interne à injection directe avec allumage par compression ou autoallumage, préférentiellement un moteur Diesel.
3034467 5 Cet exemple n'est pas limitatif et l'invention décrite ci-après peut également s'appliquer à un moteur à combustion interne à injection directe à allumage commandé, en particulier de type Essence.
5 Ce moteur comprend au moins un cylindre 10 avec un corps de cylindre 12 fermé par une culasse 14. A l'intérieur du corps de cylindre 12 coulisse un piston 16 dans un mouvement alternatif rectiligne sous l'effet d'une bielle connectée à un vilebrequin (non représenté) en formant une chambre de combustion 18. Cette 10 chambre est ainsi délimitée par la culasse, la paroi latérale 20 du corps de cylindre et la partie supérieure 22 du piston. La culasse porte au moins un moyen d'admission 24 avec une tubulure d'admission 26 dont l'accès à la chambre de combustion 18 est contrôlé par une soupape d'admission 28. La culasse porte également au moins un moyen 15 d'échappement 30 avec une tubulure d'échappement 32 associée à une soupape d'échappement 34 pour la communication avec cette chambre. Les soupapes d'admission ainsi que d'échappement sont commandées en ouverture/fermeture par des moyens spécifiques. Dans le cadre de l'invention, 20 ceux-ci doivent permettre de déconnecter les soupapes à tous moments, de façon synchrone, les soupapes admission et échappement étant alors maintenues en position fermée, c'est-à-dire qu'aucun fluide ne peut passer des tubulures d'admission vers la chambre de combustion, ni de la chambre de combustion vers les tubulures d'échappement. Aux débits de fuite de gaz de la chambre de 25 combustion via la segmentation près, la masse enfermée dans la chambre de combustion ne peut donc qu'augmenter en fonction de la quantité de carburant injecté (en mode injection directe). Les systèmes communément appelés VVA (Variable Valve Actuation) ou tous autres systèmes qui permettent de déconnecter simultanément les soupapes admission et échappement sont particulièrement 30 adaptés. Dans l'exemple décrit en relation avec la figure 1, la/les soupapes d'admission 28 ainsi que la/les soupapes d'échappement 34 sont pourvues de 3034467 6 moyens respectivement 36 et 38 qui permettent de contrôler leurs moments d'ouverture/fermeture. La culasse porte également des moyens d'injection directe de carburant 40, 5 comme un injecteur direct multi trous, qui projettent du carburant sous pression dans la chambre de combustion 18 pour y réaliser un mélange carburé avec le fluide d'admission (comburant) qui y est admis au travers des moyens d'admission. Ce fluide est avantageusement de l'air qui peut être suralimenté ou non, un 10 mélange d'air (suralimenté ou non) et de gaz brûlés recirculés, voire un mélange carburé et/ou de gaz brûlés recirculés. Les moyens d'injection de carburant et les systèmes d'allumage (cas des moteurs à allumage commandé de type Essence) sont contrôlés par une unité 15 électronique de contrôle (non représentée), plus communément appelée calculateur-moteur, dont dispose habituellement un moteur. Ce calculateur a pour fonction notamment de contrôler les paramètres d'injection de carburant, comme le moment d'injection de carburant dans le cycle du moteur et/ou la durée d'injection de carburant.
20 Pour de nombreux moteurs, les soupapes 28, 34 sont commandées par des systèmes mécaniques autonomes (arbres à cames) dont les plus simples ne sont pas conçus pour permettre de faire varier les moments de levée et de fermeture des soupapes ni la durée et la hauteur d'ouverture. Pour d'autres moteurs, des mécanismes additionnels permettent de faire varier les moments de levée et de 25 fermeture des soupapes, voire pour les systèmes les plus complexes également la durée et la hauteur d'ouverture des soupapes : dans ces cas, les moyens de commande 36, 38 des soupapes 28, 34 sont également commandés par ledit calculateur. Dans le cas d'un moteur Diesel à injection directe de carburant, le mélange 30 carburé formé à la suite de la phase d'injection du carburant dans la chambre de combustion est ainsi porté à des conditions thermodynamiques, dites d'auto-inflammation, lui permettant de brûler au bout d'un court instant spontanément (et donc sans apport d'énergie supplémentaire) alors que dans le cas d'un moteur à injection directe d'un carburant adapté aux moteurs « à allumage commandé », 3034467 7 comme de l'essence, le mélange carburé est allumé sous l'effet d'une bougie d'allumage 42 (représentée par un trait pointillé sur la figure). La description du procédé qui va suivre se fera en relation avec un moteur à 5 injection directe de type Diesel. Généralement, ce type de moteur fonctionne selon un cycle à quatre temps, composé de quatre phases. Ce cycle commence par une phase 1 où le piston 16 se déplace de son point mort haut (PMH) vers son point mort bas (PMB), cette 10 phase 1 est suivie par une phase 2 durant laquelle le piston 16 se déplace de son PMB vers son PMH, puis par une phase 3 avec un déplacement du piston de son PMH vers son PMB et se termine par une phase 4 avec le déplacement du piston de son PMB vers son PMH. Pour le fonctionnement conventionnel d'un moteur, la phase 1 correspond à 15 la phase d'admission (A), la phase 2 à la phase de compression (C) suivie de la combustion du mélange carburé, la phase 3 à la phase de détente (D) et la phase 4 à celle de l'échappement (E). Ces déplacements de piston seront utilisés de manière appropriée pour réaliser le procédé selon l'invention comme décrit ci-après.
20 Pour utiliser ce procédé, le moteur fonctionne selon un cycle avec une phase d'admission (A), suivie d'au moins « n » périodes de phases de compression/ détente (C/D), « n » étant supérieur ou égal à deux, puis une phase d'échappement (E).
25 Le nombre n dépend, entre autres : - de la richesse du mélange enfermé dans la chambre de combustion au moment où les soupapes admission et échappement sont fermées simultanément. Dans le cadre de l'invention, cette richesse doit théoriquement être inférieure à 1 30 - de la quantité de carburant injecté à chaque phase de compression/détente D'une façon générale, la richesse enfermée à la fermeture simultanée des soupapes doit être suffisamment élevée pour permettre une combustion (valeur 3034467 8 qui dépend notamment du point de fonctionnement du moteur, des conditions atmosphériques et des réglages géométriques de base du moteur comme le taux de compression géométrique) : dans le cas d'un moteur Diesel en faible charge, et à titre d'exemple, cette richesse peut être proche de 0.2. Si à chaque nouvelle 5 injection de carburant, la richesse augmente par exemple de 0.2, la richesse globale sera ensuite de 0.4, puis 0.6, 0.8 et enfin R=1 : dans ce cas n=4. A titre d'exemple et en se rapportant à la figure 1, le fonctionnement s'applique à un moteur Diesel et « n » est égal à 3.
10 Le moteur a le fonctionnement suivant : - Lors du premier cycle et au début de la phase 1 (phase admission A conventionnelle), la soupape d'admission 28 est ouverte et la soupape d'échappement 34 est fermée et le fluide d'admission est admis dans la chambre de combustion 18 lors du déplacement du piston de PMH vers son 15 PMB; - Après la fermeture de la soupape d'admission, la phase 2 (phase de compression C du fluide) est réalisée et la compression est faite par le piston qui se déplace de son PMB vers son PMH ; - Aux environs de la fin de la phase de compression, l'injecteur 40 introduit du 20 carburant de type gazole dans le fluide comprimé avec une très faible quantité pour atteindre le niveau de richesse globale minimale, par exemple de l'ordre de 0.15/0.20 qui permette le déclenchement d'une combustion ; - Le mélange carburé ainsi formé est brûlé pendant la phase 3 (phase de détente D) toujours avec les soupapes d'admission et d'échappement 25 fermées lors du déplacement du piston de son PMH vers son PMB; Ceci permet de réaliser une première période d'une phase de compression suivie d'une phase de détente (phase de compression/détente). - Lors de la phase 4 suivante avec le déplacement du piston du PMB vers son PMH, qui correspond habituellement à la phase d'échappement, les 30 soupapes d'admission et d'échappement restent fermées de manière à réaliser une phase de recompression. Le mélange contenu dans la chambre de combustion, et qui est constitué uniquement de gaz brûlés et d'oxygène, est alors recomprimé par le piston (Phase de compression C); 3034467 9 - Au voisinage de la fin de cette phase de recompression, l'injecteur introduit une seconde quantité de carburant (très faible )pour atteindre un nouveau niveau de richesse globale supérieure à la richesse initiale (car on a consommé de l'oxygène au cours de la première combustion) mais la plus 5 faible possible, qui permette le déclenchement d'une deuxième combustion dans un milieu chargé de gaz brûlés recirculés ; - Le mélange carburé créé dans des gaz brulés présents dans la chambre de combustion et issus de la première combustion est brûlé à nouveau pendant la deuxième phase 1 qui est ici une phase de redétente (phase de détente D) 10 au lieu d'une phase d'admission, toujours avec les soupapes d'admission et d'échappement fermées lors du déplacement du piston de son PMH vers son PMB ; Une deuxième période d'une phase de compression suivie d'une phase de détente est ainsi réalisée. 15 - Suite à cette période de compression/détente, une phase de recompression du mélange contenu dans la chambre de combustion est réalisée durant la deuxième phase 2, avec les soupapes d'admission et d'échappement toujours fermées, ce mélange recomprimé étant constitué d'une quantité de gaz brûlés plus importante et d'une quantité moindre d'oxygène que la phase 20 de recompression précédente (phase de compression C) ; - une troisième quantité de carburant est introduite par l'injecteur 40 pour atteindre un nouveau niveau de richesse globale supérieure à la richesse précédente de gaz brûlés recirculés ; - Le mélange carburé créé dans des gaz brulés présents dans la chambre de 25 combustion qui est à la stoechiométrie ou très proche brûlé à nouveau pendant la troisième phase 1 qui est ici une phase de redétente (phase de détente D). - Cette troisième période de phases de compression/détente est suivie d'une phase d'échappement puisqu'au terme de « n » périodes le mélange est 30 stoechiométrique.
3034467 10 A partir de là, deux cas se présentent : - après la phase échappement (soupape échappement ouverte), on reprend un mode de fonctionnement avec la reprise d'un mode à « n » périodes de phases de combustion/détente précédée d'une phase 1 5 (phase admission) conventionnelle. - on reprend un cycle de fonctionnement normal dit à « 4 Temps ». On note que, pour un moteur doté de plusieurs cylindres, il est possible d'activer ce mode de combustion sur tout ou partie des cylindres, et de phaser ces modes d'autant de façon différentes.
10 Dans le cas d'un moteur à combustion interne à injection directe et à allumage commandé, le procédé est sensiblement le même à la différence que l'allumage du mélange carburé qui a lieu à la suite de la compression du mélange est provoqué par la bougie d'allumage 42.
15 L'intérêt d'injections successives dans un milieu contenant de plus en plus de gaz brûlés sans avoir à maintenir un transvasement de fluide d'admission, permet d'obtenir un très bon compromis oxydes d'azote/fumées/consommation en carburant.
20 Ce procédé peut ainsi s'appliquer dans le cas où la réduction drastique des oxydes d'azote est nécessaire en raison du manque d'efficacité du système de post-traitement (très faible charge, ralenti, ...) voire dans des conditions de température extérieure très froide peu propices à une combustion contrôlée et à une montée en température rapide du moteur.
25 La figure 2 illustre un autre exemple d'un moteur à combustion interne pouvant utiliser le procédé selon l'invention. Ce moteur se distingue de celui de la figure 1 par le qu'il comprend des 30 autres moyens d'injection de carburant 44, ici sous la forme d'un injecteur indirect, qui permet de faire fonctionner ce moteur selon un mode d'injection concomitante de carburant (Dual Fuel) qui permet : - d'associer l'injection indirecte d'un carburant, du GNV, ou de l'Essence, ou de l'Ethanol, ou du GPL par exemple, à une injection 3034467 11 directe d'un autre carburant de type Diesel : la combustion du mélange sera alors pilotée par l'auto-inflammation du gazole injecté : cas du Dual-Fuel ; - d'associer l'injection indirecte d'un carburant, du GNV par exemple, à 5 une injection directe d'un autre carburant, de l'Essence, ou de l'Ethanol, ou du GPL l'utilisation d'une bougie d'allumage sera alors nécessaire pour enflammer le mélange. Cet injecteur indirect 44 est placé sur la tubulure d'admission 26 en amont de 10 la soupape d'admission 28 et permet d'introduire l'autre carburant dans la tubulure pour qu'il s'y mélange avec la fluide qui y circule de manière à former un mélange carburé. Dans le cas du Dual-Fuel, pour le carburant utilisé en injection indirecte, 15 celui-ci est majoritairement un carburant à l'état gazeux, comme du GNV (Gaz naturel pour Véhicule), du GPL (Gaz de Pétrole Liquéfié), un biogaz ou tout autre carburant liquide ayant des propriétés volatiles suffisantes pour être vaporisé complètement avant l'initiation de la combustion par le carburant Diesel.
20 Le mode de fonctionnement en Dual-Fuel de ce type de moteur est semblable à celui décrit précédemment. Ainsi, ce moteur fonctionne selon un cycle avec une phase d'admission (A), avec au moins « n» périodes de phases de compression/ détente (C/D), « n» 25 étant supérieur ou égal à deux, et une phase d'échappement (E), avec les étapes ci-après. - Au début de la phase admission du moteur (Phase A), la soupape d'admission 28 est ouverte et la soupape d'échappement 34 est fermée. L'injecteur indirecte 44 est actionné pour introduire du carburant gazeux (ou 30 tout autre carburant adéquate) dans la tubulure d'admission 26 pour se mélanger avec le fluide qui y circule. Le mélange carburé ainsi constitué est introduit dans la chambre de combustion 18 lors du déplacement du piston de son PMH vers son PMB, ce mélange étant à une richesse globale minimale, 3034467 12 - 5 - 10 - 15 - 20 25 - 30 - de l'ordre de 0.15-0.2qui permette l'initiation de l'allumage de ce mélange par l'auto-inflammation du gazole comme décrit ci-après ; Après la fermeture de la soupape d'admission, la phase de compression du mélange carburé est réalisée par le piston qui se déplace de son PMB vers son PMH lors de la phase 2; Au terme cette phase de compression, l'injecteur directe 40 est commandé pour injecter du carburant de type Diesel dans le mélange carburé présent dans la chambre de combustion. Le mélange carburé est ainsi allumé sous l'effet conjugué de la chaleur dégagée par le mélange carburé comprimé et les radicaux émis par la combustion du gazole et est brûlé pendant la phase de détente D toujours avec les soupapes d'admission et d'échappement fermées lors du déplacement du piston de son PMH vers son PMB ; Lors de la phase suivante de déplacement du piston avec le déplacement du piston du PMB vers son PMH, les soupapes d'admission et d'échappement restent fermées et le mélange, constitué essentiellement de gaz brûlés et d'oxygène, contenu dans la chambre de combustion est alors recomprimé par le piston ; Au voisinage de la fin de cette phase de recompression, l'injecteur direct 40 introduit une autre faible quantité de carburant de type Diesel pour atteindre un nouveau niveau de richesse globale supérieure à la richesse initiale (car on a consommé de l'oxygène au cours de la première combustion) mais la plus faible possible, qui permette le déclenchement d'une nouvelle combustion dans un milieu chargé de gaz brûlés issus de la combustion précédente ; Le mélange carburé créé dans des gaz brûlés présents dans la chambre de combustion et issus de la combustion précédente est brûlé à nouveau pendant la phase de redétente toujours avec les soupapes d'admission et d'échappement fermées lors du déplacement du piston de son PMH vers son PMB; Suite à cette phase de redétente, une phase de recompression du mélange contenu dans la chambre de combustion, avec les soupapes d'admission et d'échappement fermées, ce mélange recomprimé étant constitué d'une 3034467 13 quantité de gaz brûlés plus importante et d'une quantité moindre d'oxygène que la phase de recompression précédente. - Les différentes phases sont reconduites pendant les « n » périodes jusqu'à obtenir une dernière combustion à la stoechiométrie 5 - A la suite de cette dernière combustion, le cycle conventionnel est repris avec l'ouverture de la soupape d'échappement pour la phase d'échappement. A noter que le nombre « n » peut être choisi sans avoir atteint la dernière combustion à richesse 1 : le processus peut être stoppé à tout instant.
10 L'intérêt d'injections successives de carburant dans un milieu contenant de plus en plus de gaz brûlés sans avoir à maintenir un transvasement de fluide d'admission, permet d'obtenir un bon compromis oxydes d'azote/fumées/consommation en carburant.
15 Ce procédé peut ainsi s'appliquer dans le cas où la réduction drastique des oxydes d'azote est nécessaire en raison du manque d'efficacité du système de post-traitement voire dans des conditions de température extérieure très froide peu propices à une combustion contrôlée et à une montée en température du 20 moteur rapide. Le mode de fonctionnement en injection concomitante (Dual Fuel) par allumage par bougie de ce type de moteur est semblable à ceux décrits précédemment.
25 Ainsi, ce moteur fonctionne également selon un cycle avec une phase d'admission (A), avec au moins « n » périodes de phases de compression/ détente (C/D), « n » étant supérieur ou égal à deux, et une phase d'échappement (E), avec les étapes ci-après. 30 - Au début de la phase admission du moteur (Phase A), la soupape d'admission 28 est ouverte et la soupape d'échappement 34 est fermée. L'injecteur indirecte 44 est actionné pour introduire du carburant gazeux (ou tout autre carburant adéquate) dans la tubulure d'admission 26 pour se mélanger avec le fluide qui y circule. Le mélange carburé ainsi constitué est 3034467 14 5 - - 10 - 15 - 20 - 25 - 30 introduit dans la chambre de combustion 18 lors du déplacement du piston de son PMH vers son PMB, ce mélange étant à une richesse globale minimale, de l'ordre de 0.55-0.6 qui permette l'initiation de l'allumage de ce mélange par une bougie d'allumage ; Après la fermeture de la soupape d'admission, la phase de compression C du mélange carburé est réalisée par le piston qui se déplace de son PMB vers son PMH.; Au terme cette phase 2, l'injecteur directe 40 n'est toujours pas commandé. Le mélange carburé injecté lors de la phase d'admission préalable est allumé par la bougie et brûle pendant la phase de détente D toujours avec les soupapes d'admission et d'échappement fermées lors du déplacement du piston de son PMH vers son PMB ; Lors de la phase suivante, avec le déplacement du piston du PMB vers son PMH, les soupapes d'admission et d'échappement restent fermées et le mélange, constitué essentiellement de gaz brûlés et d'oxygène, contenu dans la chambre de combustion est alors recomprimé par le piston ; Au voisinage de la fin de cette phase de recompression, l'injecteur direct 40 introduit une faible quantité de carburant de type Essence pour atteindre un nouveau niveau de richesse globale supérieure à la richesse initiale (car on a consommé de l'oxygène au cours de la première combustion) mais la plus faible possible, qui permette le déclenchement d'une nouvelle combustion de type allumage commandé dans un milieu chargé de gaz brûlés issus de la combustion précédente; Le mélange carburé créé dans des gaz brulés présents dans la chambre de combustion et issus de la combustion précédente est brûlé à nouveau pendant la phase de redétente D toujours avec les soupapes d'admission et d'échappement fermées lors du déplacement du piston de son PMH vers son PMB; Suite à cette phase de redétente, une phase de recompression C du mélange contenu dans la chambre de combustion, avec les soupapes d'admission et d'échappement fermées, ce mélange recomprimé étant constitué d'une quantité de gaz brûlés plus importante et d'une quantité moindre d'oxygène que la phase de recompression précédente. 3034467 15 - Les différentes phases sont reconduites pendant les « n » périodes jusqu'à obtenir une dernière combustion à la stoechiométrie - A la suite de cette dernière combustion, le cycle conventionnel est repris avec l'ouverture de la soupape d'échappement pour la phase d'échappement.
5 A noter que le nombre de périodes « n » peut être choisi sans avoir atteint la dernière combustion à richesse 1 : le processus peut être stoppé à tout instant. L'intérêt d'injections successives de carburant dans un milieu contenant de 10 plus en plus de gaz brûlés sans avoir à maintenir un transvasement de fluide d'admission, permet d'obtenir un bon compromis oxydes d'azote/consommation en carburant. Ce procédé peut ainsi s'appliquer dans le cas où la réduction drastique des 15 oxydes d'azote est nécessaire en raison du manque d'efficacité du système de post-traitement voire dans des conditions de température extérieure très froide peu propices à une combustion contrôlée et à une montée en température du moteur rapide.

Claims (11)

  1. REVENDICATIONS1. Procédé de combustion d'un mélange carburé contenu dans la chambre de combustion (18) d'un moteur à combustion interne, ladite chambre 5 étant reliée à au moins un moyen d'admission (24) avec une tj,jbulure d'admission (26) contrôlée par une soupape d'admission (28) et avec au moins un moyen d'échappement (30) avec une tubulure d'échappement (32) contrôlée par une soupape d'échappement (34), et des moyens d'injection (40, 44) d'au moins un carburant, caractérisé en ce que le moteur fonctionne selon un cycle 10 avec une phase d'admission (A), avec au moins « n » périodes de phases successives de compression/ détente (C/D), « n » étant supérieur ou égal à deux, et une phase d'échappement (E).
  2. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, après la 15 formation d'un mélange carburé dans la chambre de combustion (18) lors de la phase d'admission (A), les soupapes d'admission (28) et d'échappement (34) sont maintenues en position fermée et le carburant est injecté dans la chambre de combustion, pendant les « n » périodes de phases successives de compression/détente (C/D). 20
  3. 3) Procédé de combustion selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le mélange carburé formé dans la chambre de combustion (18), lors des phases de compression/détente (C/D), comprend une richesse minimale pour la combustion de ce mélange.
  4. 4) Procédé de combustion selon l'une des revendicatiQns précédentes, caractérisé en ce que la phase de compression/détente (C/D) est suivie d'une phase d'échappement, lorsque le mélange carburé contenu dans la chambre de combustion comprend une richesse proche de la stoechiométrique
  5. 5) Procédé de combustion selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, lors de la phase d'admission, un comburant est introduit dans la chambre de combustion pour y réaliser un mélange carburé. 25 30 3034467 17
  6. 6) Procédé de combustion selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, lors de la phase d'admission, un mélange carburé est introduit dans la chambre de combustion, pendant la phase cradmission.
  7. 7) Procédé de combustion selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, lors de la phase d'admission, un mélange d'un fluide et du carburant est introduit dans la chambre de combustion, et en ce qu'un autre carburant est injecté dans la chambre de combustion à la fin de chaque phase de compression/détente (C/D).
  8. 8) Procédé de combustion selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le carburant est un carburant injecté dans la chambre de combustion.
  9. 9) Procédé de combustion selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le carburant est un carburant injecté dans les moyens d'admission de chambre de combustion.
  10. 10) Procédé de combustion selon la revendication 7, caractérisé en ce 20 que le carburant est un carburant injecté dans les moyens d'admission de la chambre de combustion et l'autre carburant est un carburant injecté dans la chambre de combustion.
  11. 11) Système de commande de la combustion d'un mélange carburé 25 contenu dans la chambre de combustion (18) d'un moteur à combustion interne, ladite chambre étant reliée à au moins un moyen d'admission (24) avec une tubulure d'admission (26) contrôlée par une soupape d'admission (28) et avec au moins un moyen d'échappement (30) avec une tubulure d'échappement (32) contrôlée par une soupape d'échappement (34), 30 caractérisé en ce que le système de commande comprend des moyens de commande des soupapes d'admission (26) et d'échappement (34) et de l'injection d'un carburant dans la chambre de combustion (18), lesdits moyens de commande étant aptes à mettre en oeuvre le procédé de combustion selon l'une des revendications précédentes.
FR1552854A 2015-04-02 2015-04-02 Procede de combustion d'un melange carbure d'un moteur a combustion interne Withdrawn FR3034467A1 (fr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1552854A FR3034467A1 (fr) 2015-04-02 2015-04-02 Procede de combustion d'un melange carbure d'un moteur a combustion interne

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1552854A FR3034467A1 (fr) 2015-04-02 2015-04-02 Procede de combustion d'un melange carbure d'un moteur a combustion interne

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FR3034467A1 true FR3034467A1 (fr) 2016-10-07

Family

ID=53674083

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1552854A Withdrawn FR3034467A1 (fr) 2015-04-02 2015-04-02 Procede de combustion d'un melange carbure d'un moteur a combustion interne

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR3034467A1 (fr)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4641613A (en) * 1984-03-02 1987-02-10 Societe Alsacienne De Constructions Mecaniques De Mulhouse Process for the starting and low-load running of a diesel engine and a diesel engine putting this process into practice
US20020000209A1 (en) * 2000-06-08 2002-01-03 Hiromitsu Ando Direct injection type internal combustion engine and controlling method therefor
US6443108B1 (en) * 2001-02-06 2002-09-03 Ford Global Technologies, Inc. Multiple-stroke, spark-ignited engine
US20080060609A1 (en) * 2006-09-07 2008-03-13 Gopichandra Surnilla Approach for Facilitating Fuel Evaporation in Cylinder of an Internal Combustion Engine
EP2728139A1 (fr) * 2011-06-30 2014-05-07 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Moteur à six cycles

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4641613A (en) * 1984-03-02 1987-02-10 Societe Alsacienne De Constructions Mecaniques De Mulhouse Process for the starting and low-load running of a diesel engine and a diesel engine putting this process into practice
US20020000209A1 (en) * 2000-06-08 2002-01-03 Hiromitsu Ando Direct injection type internal combustion engine and controlling method therefor
US6443108B1 (en) * 2001-02-06 2002-09-03 Ford Global Technologies, Inc. Multiple-stroke, spark-ignited engine
US20080060609A1 (en) * 2006-09-07 2008-03-13 Gopichandra Surnilla Approach for Facilitating Fuel Evaporation in Cylinder of an Internal Combustion Engine
EP2728139A1 (fr) * 2011-06-30 2014-05-07 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Moteur à six cycles

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1726805B1 (fr) Procédé de contrôle du balayage des gaz brûlés d'un moteur à injection indirecte, notamment moteur suralimenté, et moteur utilisant un tel procédé
US9850812B2 (en) Engine combustion control at low loads via fuel reactivity stratification
FR3019589B1 (fr) Procede d'injection de combustible dans la chambre de combustion d'un moteur a combustion interne fonctionnant en monocarburation ou en multicarburation
EP1790841A1 (fr) Procédé pour contrôler l'admission et/ou l'échappement d'au moins un cylindre désactivé d'un moteur à combustion interne
EP2812547A2 (fr) Dispositif d'allumage par étincelle et stratification haute-pression pour moteur à combustion interne
JP6125777B2 (ja) 往復動ピストン内燃機関及び往復動ピストン内燃機関を運転する方法
US11933215B2 (en) Hydrogen opposed-piston engine
FR2777948A1 (fr) Procede de combustion par auto-allumage controle et moteur 4 temps associe avec volume de stockage de gaz residuels et soupape dediee
EP2573368B1 (fr) Procédé de contrôle de la combustion d'un moteur à combustion interne à injection directe d'essence, notamment à allumage commandé
EP1965057B1 (fr) Procédé pour faciliter la vaporisation d'un carburant pour un moteur à combustion interne à injection directe de type diesel
FR3112169A1 (fr) Moteur a combustion interne a essence a allumage par compression assiste
FR3034467A1 (fr) Procede de combustion d'un melange carbure d'un moteur a combustion interne
FR2960261A1 (fr) Procede de controle de la combustion d'un moteur a combustion interne bicarburation, notamment pour vehicule automobile
CN110017213A (zh) 改善气体燃料稀薄燃烧的双燃料发动机燃烧室及燃烧方法
Das et al. Effect of injection timing, premixed equivalence ratio and EGR on combustion characteristics of an HCCI-DI combustion engine using in-cylinder dual injection strategy
US20200291875A1 (en) Combustion control system and method for switching between spark and pilot-ignited operating modes in dual fuel engine
김기홍 Load Expansion by Changing Effective Compression Ratio on Gasoline-Diesel Dual-fuel Premixed Compression Ignition
FR3102212A1 (fr) Moteur à combustion interne à essence à allumage par compression
WO2024103189A1 (fr) Appareil et procédé pour faire fonctionner un moteur à combustion interne à multiples modes de combustion
EP2141341A1 (fr) Procédé pour améliorer la vaporisation d'un carburant utilisé pour un moteur à combustion interne, notamment à injection directe, en particulier à autoallumage et plus particulièrement de type Diesel
FR2994219A1 (fr) Moteur a combustion interne mettant en jeu des moyens d'introduction de gazole et des moyens d'introduction d'ethanol, et procede d'allumage associe
FR2921692A1 (fr) Procede de controle de la combustion pour un moteur a combustion interne utilisant un combustible du type gaz naturel
WO2015086323A1 (fr) Moteur à combustion interne fonctionnant avec une injection concomitante de carburants, notamment pour un véhicule automobile
EP2273086A1 (fr) Procédé de contrôle de l'admission d'un moteur à combustion interne suralimenté comportant une opération de balayage des gaz brûlés

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20161007

ST Notification of lapse

Effective date: 20171229