WO2020048769A1 - Procédé de distribution de carburant - Google Patents

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WO2020048769A1
WO2020048769A1 PCT/EP2019/072281 EP2019072281W WO2020048769A1 WO 2020048769 A1 WO2020048769 A1 WO 2020048769A1 EP 2019072281 W EP2019072281 W EP 2019072281W WO 2020048769 A1 WO2020048769 A1 WO 2020048769A1
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ethanol
fuel
value
rate
consumption
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PCT/EP2019/072281
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English (en)
Inventor
Jérôme DILEON
José FACHIN
Original Assignee
Continental Automotive France
Continental Automotive Gmbh
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Publication date
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Priority to US17/273,840 priority patent/US11220974B2/en
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    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D19/082—Premixed fuels, i.e. emulsions or blends
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Definitions

  • the technical sector of the present invention is that of devices and methods for controlling the supply of fuel for an internal combustion engine.
  • This type of engine is necessarily equipped with a sensor for measuring the level of ethanol contained in the fuel.
  • a sensor for measuring the level of ethanol contained in the fuel.
  • a sensor due to its intrinsic characteristics, such a sensor can only be positioned in a place where the fuel pressure is low, that is to say between the fuel tank and the fuel injector.
  • This delay must be taken into account in order not to disturb the operation of the engine during a transition in the ethanol level occurring during a fuel change.
  • the strategy saves the measurement of the ethanol rate for 10 minutes and the ethanol rate taken into account in the motor control parameters is frozen at the last measured value
  • the strategy restores the saving of the previous measurement in the ethanol rate taken into account in the engine control parameters, • once this restitution is finished, therefore after 10 min, the ethanol rate taken into account in the engine control parameters is the measured value.
  • the ethanol level transition period is crucial and the transition displayed at the ethanol level sensor should be clearly transcribed at the level of the injectors.
  • the strategy described above does not take into account the fact that the transition from ethanol level at the injectors is slower than at the sensor nor the effect of consumption on the transition speed. There is therefore an error in the ethanol level transcribed to the injectors because the transition in ethanol level seen by the sensor is restored to the injectors with the same speed as that seen at the sensor. The error is all the greater if the fuel consumption varies between the phase of learning the ethanol level by the sensor and the phase of return to the injectors.
  • transition detection of the ethanol level is based on a variation in the fuel level of the tank.
  • the strategy will not be activated. This can lead to flooding of the engine with inability to restart.
  • the strategy will still be activated and therefore the associated inhibitions when this is not necessary.
  • US patent 2010/0059020 describes a device and a method for controlling the fuel supply of an internal combustion engine.
  • the method makes it possible to retranscribe to the injectors the measurement of the ethanol level carried out by an ethanol rate sensor located between the tank and the injectors.
  • the method consists in dividing the volume between the sensor and the injector into a number N of imaginary cells. We therefore have N cells, the first of which corresponds to the sensor and the last to the injector. Whenever the fuel consumption exceeds the volume of a cell, the method transcribes the ethanol level measured and this up to the cell corresponding to the injector. The passage of the ethanol rate from one cell to another is therefore done each time the fuel consumption reaches the value of the volume of a cell
  • One of the drawbacks of this method lies in the fact that the data transcribed to the injectors is not immediate. Indeed, there is a lag time between the measurement of the first ethanol level and the transcription of the ethanol level "corrected" to the injectors. This latency time is a function of the number of imaginary cells between the sensor and the injectors, as well as the speed of fuel consumption. In addition, the speed of data acquisition is directly dependent on the number of imaginary cells, which implies that depending on the speed of consumption, the data are not acquired at regular intervals. In this method, data is acquired based on fuel consumption speed and not at regular time intervals.
  • the object of the present invention is to remedy the aforementioned drawbacks and to propose a method making it possible to improve the representativeness of the transition from the ethanol level to the injectors level from the measurement at the level of the ethanol level sensor.
  • the invention therefore relates to a method for determining the actual level of ethanol in a fuel to be applied to an injector of an internal combustion engine comprising:
  • a second step of determining the current cumulative consumption of fuel said current cumulative consumption being equal to the sum of the instantaneous consumption obtained in the first step and of the last value of cumulative consumption,
  • the method comprises a sixth step carried out after the fourth step consisting in applying a first-order filter to the real level of ethanol obtained in the fourth step so as to obtain a real level of corrected ethanol .
  • each of the matrices comprises N cells.
  • the difference between the maximum value of ethanol content in the ethanol content matrix and the minimum value of ethanol content in the ethanol content matrix is compared to a predetermined threshold value so as to detect a start and / or end of a fuel transition period.
  • the data of the first step are collected at regular time intervals.
  • the common abscissa is an index corresponding to a time interval of data acquisition.
  • the invention also relates to an engine control unit characterized in that it is configured for the implementation of the method according to any one of the preceding claims.
  • An advantage of the present invention lies in improving the taking into account of the delay between the measurement of the ethanol level and its taking into account in the engine control unit.
  • Another advantage of the present invention lies in improving the stability of the engine during a fuel transition.
  • Yet another advantage of the present invention resides in the cancellation of the risks of false detection of errors on the fuel system and of the risks of engine instability.
  • Yet another advantage of the present invention lies in the robustness of the detection of a fuel change.
  • Yet another advantage of the present invention lies in the reduction of emissions of particles harmful to the environment.
  • Yet another advantage of the present invention lies in the reduction of emissions of particles harmful to humans.
  • Another advantage of the present invention lies in the optimization of fuel consumption.
  • FIG. 1 is a schematic view of an engine according to the invention
  • FIG. 2 represents in the form of a flow diagram the method according to an embodiment of the invention.
  • Figure 3 is an example of cumulative consumption and ethanol rate matrices.
  • the present invention is capable of being used in engines capable of operating with a fuel composed of petrol, alcohol such as ethanol or a mixture gasoline and alcohol.
  • a fuel composed of petrol, alcohol such as ethanol or a mixture gasoline and alcohol.
  • Such engines in particular consist of a reservoir connected to the injectors by a conduit.
  • the method according to the invention will be described in relation to an engine comprising an injector.
  • the fuel is brought from the tank to the injector by means of a pump via the conduit and the injector makes it possible to inject into the combustion chamber the desired quantity of fuel so as to obtain a complete combustion of the fuel. according to an air / fuel stoichiometric ratio.
  • the amount of fuel required for complete combustion depends on the ethanol content of the fuel used.
  • An ethanol level sensor is therefore inserted at the level of the duct so as to determine the ethanol level of the fuel passing through the duct.
  • the measurement of the ethanol level is all the more essential during a transition period of the ethanol rate, that is to say when the tank is filled with fuel having an ethanol rate different from that already present in the tank.
  • the engine also includes an engine control unit.
  • This unit receives and stores instant fuel consumption and fuel ethanol rate data, notably from the ethanol level sensor.
  • the engine control unit is used to process the data collected and to determine the ethanol level to be applied to the injector according to the ethanol level measured by the sensor.
  • the engine control unit also controls the injector to inject the necessary amount of fuel into the combustion chamber based on the ethanol level of the fuel to be applied to the injector.
  • FIG. 1 represents an engine capable of being used to implement the method according to the invention. As described above, it comprises a fuel tank 1 connected to an injector 4 by a line 5, an ethanol level sensor 3 located at the level of the line 5 and an engine control unit 2. The volume of the conduit 5 located between the sensor 3 and the injector 4.
  • the ethanol level sensor 3 measures the ethanol level of the fuel passing through line 5 at regular time intervals.
  • the ethanol level sensor thus makes it possible to collect ethanol level data. This type of sensor is known to those skilled in the art.
  • the instantaneous fuel consumption is determined at regular time intervals according to techniques well known to those skilled in the art.
  • the instantaneous consumption can in particular be determined from the setpoint for the quantity of fuel to be injected into the combustion chamber.
  • the ethanol rate and instant consumption data are collected at the same interval. This implies that for an ethanol rate data corresponds an instantaneous consumption data.
  • the injector 4 makes it possible to inject the desired quantity of fuel into a combustion chamber (not shown in FIG. 1). It is in the combustion chamber that the combustion of fuel takes place in the presence of air according to a stoichiometric air / fuel ratio. As indicated above, the objective is to achieve complete combustion of the fuel so as to minimize the discharge of harmful particles but also to protect the various components of the engine. This stoichiometric air / fuel ratio is directly dependent on the ethanol content of the fuel used. It is 14.5 for pure petrol and 9 for pure ethanol.
  • the engine control unit 2 makes it possible to store, process and retranscribe to the injector 4 the instantaneous consumption data and the ethanol rate.
  • Said engine control unit 2 comprises in particular a data storage means, a data processing means and a means of controlling the injector.
  • the engine control unit 2 allows the steps of the process according to the invention to be carried out. In particular, it collects ethanol rate and instant fuel consumption data.
  • the engine control unit 2 determines the current cumulative fuel consumption. This current cumulative consumption is equal to the sum of the current instantaneous consumption and the last cumulative consumption value. If the control unit has only one instantaneous consumption value, the current cumulative consumption is equal to the instantaneous consumption. From the moment when the engine control unit 2 has several cumulative consumption values, a distinction is made between the current cumulative consumption and the other cumulative consumption values. The current cumulative consumption then corresponds to the last cumulative consumption value determined by the engine control unit 2.
  • the engine control unit 2 also allows the storage of the cumulative consumption and ethanol rate data in two matrices having a common abscissa so that each value of cumulative consumption corresponds to an ethanol rate value.
  • the common abscissa is the index corresponding to the time interval of data acquisition.
  • the data is collected according to a regular time interval.
  • each of the matrices comprises N cells.
  • the engine control unit 2 determines the actual ethanol level to be applied to the injector.
  • This actual ethanol rate to be applied to the injector corresponds to the value of the ethanol rate of the ethanol rate matrix having the same abscissa as the smallest cumulative consumption value of the cumulative consumption matrix for which the difference between the current cumulative consumption value and said cumulative consumption value is less than the value of the volume V of the conduit located between the sensor and the injector.
  • the engine control unit 2 then retranscribes the real rate of fuel ethanol at the injector, which makes it possible to calculate the right air / fuel ratio and therefore to inject the amount of fuel necessary for perfect combustion.
  • a first-order filter is applied to the real ethanol rate obtained previously.
  • This type of first-order filter is known to those skilled in the art and the filtering constant applied depends on the operating point of the engine. Said engine operating point can be characterized by a number of constants such as air flow, engine speed and instantaneous fuel consumption.
  • FIG. 2 represents in the form of a flow diagram the method according to an embodiment of the invention.
  • the first step 6 consists in collecting instant consumption data (fuel_cspt actuai ) and ethanol rate (ethanol_rate actuai ).
  • the ethanol level is measured using an ethanol sensor inserted in the pipe 5 located between the fuel tank 1 and the injector 4.
  • the second step 7a consists in determining the current cumulative consumption of fuel (fuel_cspt_cum actuai ). Said current cumulative consumption (fuel_cspt_cum actuai ) is equal to the sum of the instantaneous consumption obtained previously (fuel_cspt actuai ) and the last value of cumulative consumption (fuel_cspt_cum prev ).
  • the two matrices have a common abscissa ([idx_wr]) so that each value of cumulative consumption corresponds to a value of ethanol content.
  • the common abscissa is the index corresponding to the time interval of data acquisition.
  • the data is collected according to a regular time interval.
  • each of the matrices comprises N cells.
  • the fourth step 8 consists in determining the value of the real ethanol rate of the fuel to be applied to the injector (ethanol_rateinjectors).
  • Said real rate (ethanol_rateinjectors) is the value of the ethanol rate of the ethanol rate matrix (Mat_ethanol_rate [idx_rd]) having the same abscissa as the smallest cumulative consumption value of the cumulative consumption matrix (Mat_fuel_cspt_cum [idx_rd ]) for which the difference between the value of the current cumulative consumption (Fuel_cspt_cum actuai ) and said cumulative consumption value (Mat_fuel_cspt_cum [idx_rd]) is less than the value of a volume V (VOL_SENS_INJ) of the duct located between the sensor and the injector.
  • VOL_SENS_INJ volume V
  • the actual ethanol level to be applied to the injector is determined.
  • a first-order filter is applied to the real rate of ethanol obtained previously.
  • This type of first-order filter is known to a person skilled in the art and the filtering constant applied depends on the operating point of the engine. Said engine operating point can be characterized by a number of constants such as air flow, engine speed and instantaneous fuel consumption.
  • the difference between the maximum value of the ethanol content of the ethanol content matrix and the minimum value of the ethanol content of the matrix is compared ethanol level at a predetermined threshold value so as to detect a start and / or an end of a fuel transition period. If the difference is greater than the predetermined threshold, a fuel transition period is detected. If the difference is less than the predetermined threshold, an end of fuel transition period is detected.
  • This embodiment makes it possible to detect a fuel change in a safe and precise manner. The change is detected on the basis of the ethanol level of the fuel and no longer on the basis of the level of fuel in the tank as it was before. This greatly reduces the risk of false fuel change detections.
  • Figure 3 shows an example of cumulative consumption and ethanol rate matrices. This example provides a more concrete view of the process for determining the actual ethanol level to be applied to the injector.
  • the volume V between the sensor and the injector is 0.7 L.
  • the two matrices each include N cells and have a common abscissa.
  • the value of the current cumulative consumption is the last value determined by the process (fuel_cspt_cum actuai ), it is 1, 7.
  • the value of the ethanol rate of the ethanol rate matrix having the same abscissa as the smallest cumulative consumption value of the cumulative consumption matrix for which the difference between the value of the current cumulative consumption and said value cumulative consumption is less than the value of a volume V of the conduit located between the sensor and the injector is the value b.
  • the value of the current cumulative consumption is the last value determined by the process (fuel_cspt_cum actuai ), it is 1, 9.
  • the value of the ethanol rate of the ethanol rate matrix having the same abscissa as the smallest cumulative consumption value of the cumulative consumption matrix for which the difference between the value of the current cumulative consumption and said value cumulative consumption is less than the value of a volume V of the conduit located between the sensor and the injector is the value c.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de détermination du taux réel d'éthanol d'un carburant comprenant : • · une étape de collecte de données de la consommation instantanée de carburant et du taux d'éthanol, • · une étape de détermination de la consommation cumulée actuelle de carburant, • · une étape de stockage des données dans deux matrices, une matrice du taux d'éthanol et une matrice de consommation cumulée, • · une étape de détermination de la valeur du taux réel d'éthanol du carburant à appliquer à l'injecteur, ledit taux réel étant la valeur du taux d'éthanol de la matrice de taux d'éthanol ayant la même abscisse que la plus petite valeur de consommation cumulée de la matrice de consommation cumulée pour laquelle la différence entre la valeur de la consommation cumulée actuelle et ladite valeur de consommation cumulée est inférieure à la valeur d'un volume V du conduit situé entre le capteur et l'injecteur.

Description

Procédé de distribution de carburant
Le secteur technique de la présente invention est celui des dispositifs et des procédés de commande de l’alimentation en carburant pour moteur à combustion interne.
Depuis l’arrivée sur le marché de moteurs à essence à injection directe pouvant fonctionner avec du carburant à taux d’éthanol variable, il est nécessaire de connaître avec une grande précision le taux réel d’éthanol du carburant injecté dans les chambres de combustion des moteurs. En effet, la teneur en éthanol du carburant permet de déterminer la quantité de carburant à injecter de façon à réaliser une combustion complète du mélange carburant/air et à ainsi optimiser les performances du moteur. A l’inverse, une combustion incomplète aura des répercussions sur les performances du moteur, sa durabilité mais également sur la consommation de carburant et la pollution environnementale.
Ce type de moteur est nécessairement équipé d’un capteur de mesure du taux d’éthanol contenu dans le carburant. Cependant, de part ses caractéristiques intrinsèques, un tel capteur ne peut être positionné que dans un endroit où la pression de carburant est faible, c'est-à-dire entre le réservoir de carburant et l’injecteur de carburant. Ainsi, il existe un délai entre le taux d’éthanol mesuré par le capteur et le taux d’éthanol réellement injecté dans le moteur. Ce délai doit être pris en compte afin de ne pas perturber le fonctionnement du moteur au moment d’une transition du taux d’éthanol s’opérant lors d’un changement de carburant.
Une des stratégies utilisées à l’heure actuelle consiste à :
• détecter un potentiel changement de carburant en comparant le niveau de carburant dans le réservoir avant et après chaque démarrage moteur à l’aide d’un capteur de niveau,
• si le niveau au démarrage moteur est supérieur au niveau enregistré à l’arrêt, un remplissage du réservoir est détecté et la consommation de carburant instantanée cumulée est remise à zéro,
• lorsque cette consommation de carburant cumulée est supérieure à un seuil correspondant au volume de carburant du circuit entre le réservoir et le capteur, la stratégie sauvegarde la mesure du taux d'éthanol pendant 10 mn et le taux d'éthanol pris en compte dans les paramètres de contrôle moteur est figé à la dernière valeur mesurée,
• lorsque la consommation de carburant cumulée atteint un second seuil correspondant au volume de carburant du circuit entre le réservoir et les injecteurs, la stratégie restitue la sauvegarde de la mesure précédente dans le taux d'éthanol pris en compte dans les paramètres de contrôle moteur, • une fois cette restitution terminée, donc après 10 mn, le taux d'éthanol pris en compte dans les paramètres de contrôle moteur est la valeur mesurée.
La période de transition du taux d’éthanol est cruciale et il convient de bien retranscrire au niveau des injecteurs la transition visualisée au niveau du capteur du taux d’éthanol. Or, la stratégie décrite précédemment ne prend pas en compte le fait que la transition du taux d’éthanol au niveau des injecteurs est plus lente qu’au niveau du capteur ni l’effet de la consommation sur la vitesse transition. Il existe donc une erreur dans le taux d’éthanol retranscrit aux injecteurs car la transition du taux d’éthanol vue par le capteur est restituée aux injecteurs avec la même vitesse que celle vue au niveau du capteur. L’erreur est d’autant plus grande si la consommation de carburant varie entre la phase d’apprentissage du taux d’éthanol par le capteur et la phase de restitution aux injecteurs.
Un autre inconvénient de cette stratégie réside dans le fait que la détection de transition du taux d’éthanol est basée sur une variation du niveau de carburant du réservoir. Il en résulte que si le remplissage du réservoir n’est pas détecté suite à une anomalie du capteur de niveau du carburant du réservoir ou suite à un remplissage du réservoir avec le moteur tournant par exemple, la stratégie ne sera pas activée. Cela peut conduire à un noyage du moteur avec impossibilité de redémarrer. De plus, s’il s’agit d’un remplissage de réservoir avec le même carburant, la stratégie sera quand même activée et donc les inhibitions associées alors que cela n’est pas nécessaire.
Le brevet US 2010/0059020 décrit un dispositif et une méthode de commande de l’alimentation en carburant d’un moteur à combustion interne. La méthode permet de retranscrire aux injecteurs la mesure du taux d’éthanol effectué par un capteur du taux d’éthanol situé entre le réservoir et les injecteurs. La méthode consiste à diviser en un nombre N de cellules imaginaires le volume situé entre le capteur et l’injecteur. On a donc N cellules dont la première correspond au capteur et la dernière à l’injecteur. Chaque fois que la consommation en carburant dépasse le volume d’une cellule, la méthode retranscrit le taux d’éthanol mesuré et cela jusqu’à la cellule correspondant à l’injecteur. Le passage du taux d’éthanol d’une cellule à l’autre se fait donc chaque fois que la consommation de carburant atteint la valeur du volume d’une cellule
Un des inconvénients de cette méthode repose dans le fait que les données retranscrites aux injecteurs ne sont pas immédiates. En effet, il y a un temps de latence entre la mesure du premier taux d’éthanol et la retranscription du taux d’éthanol « corrigé » aux injecteurs. Ce temps de latence est fonction du nombre de cellules imaginaires se trouvant entre le capteur et les injecteurs, ainsi que de la vitesse de consommation en carburant. De plus, la vitesse d’acquisition des données est directement dépendante du nombre de cellules imaginaires, ce qui implique qu’en fonction de la vitesse de consommation, les données ne sont pas acquises à intervalle régulier. Dans cette méthode, les données sont acquises en fonction de la vitesse de consommation en carburant et non à intervalles de temps réguliers.
Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients précités et de proposer un procédé permettant d’améliorer la représentativité de la transition du taux d’éthanol au niveau des injecteurs à partir de la mesure au niveau du capteur du taux d’éthanol.
L’invention concerne donc un procédé de détermination du taux réel d’éthanol d’un carburant à appliquer à un injecteur d’un moteur à combustion interne comprenant :
• une première étape de collecte de données de la consommation instantanée de carburant et du taux d’éthanol au niveau d’un capteur d’éthanol inséré dans un conduit situé entre un réservoir de carburant et l’injecteur,
• une deuxième étape de détermination de la consommation cumulée actuelle de carburant, ladite consommation cumulée actuelle étant égale à la somme de la consommation instantanée obtenue à la première étape et de la dernière valeur de consommation cumulée,
• une troisième étape de stockage des données obtenues aux première et deuxième étapes dans deux matrices, une première matrice du taux d’éthanol et une deuxième matrice de la consommation cumulée, les deux matrices ayant une abscisse commune de façon à ce qu’à chaque valeur de consommation cumulée corresponde une valeur de taux d’éthanol,
• une quatrième étape de détermination de la valeur du taux réel d’éthanol du carburant à appliquer à l’injecteur, ledit taux réel étant la valeur du taux d’éthanol de la matrice de taux d’éthanol ayant la même abscisse que la plus petite valeur de consommation cumulée de la matrice de consommation cumulée pour laquelle la différence entre la valeur de la consommation cumulée actuelle et ladite valeur de consommation cumulée est inférieure à la valeur d’un volume V du conduit situé entre le capteur et l’injecteur,
• une cinquième étape consistant à appliquer le taux réel d’éthanol à l’injecteur de façon à injecter la quantité de carburant nécessaire à une combustion complète.
Selon une autre caractéristique de l’invention, le procédé comprend une sixième étape réalisée après la quatrième étape consistant à appliquer un filtre de premier ordre au taux réel d’éthanol obtenu à la quatrième étape de façon à obtenir un taux réel d’éthanol corrigé.
Selon encore une autre caractéristique de l’invention, chacune des matrices comprend N cellules. Avantageusement, on compare la différence entre la valeur maximale de taux d’éthanol de la matrice du taux d’éthanol et la valeur minimale du taux d’éthanol de la matrice du taux d’éthanol à une valeur seuil prédéterminée de façon à détecter un début et/ou une fin d’une période de transition de carburant.
Selon encore une autre caractéristique de l’invention, les données de la première étape sont collectées à intervalles de temps réguliers.
Selon encore une autre caractéristique de l’invention, l’abscisse commune est un index correspondant à un intervalle de temps d’acquisition des données.
L’invention concerne également une unité de contrôle moteur caractérisée en ce qu’elle est configurée pour la mise en œuvre du procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes.
Un avantage de la présente invention réside dans l’amélioration de la prise en compte du délai entre la mesure du taux d’éthanol et sa prise en compte dans l’unité de contrôle moteur.
Un autre avantage de la présente invention réside dans l’amélioration de la stabilité du moteur au cours d’une transition de carburant.
Un autre avantage encore de la présente invention réside l’annulation des risques de fausses détections d’erreurs sur le circuit de carburant et des risques d’instabilités moteur.
Un autre avantage encore de la présente invention réside dans la robustesse de la détection d’un changement de carburant.
Un autre avantage encore de la présente invention réside dans la réduction des émissions de particules nocives pour l’environnement.
Un autre avantage encore de la présente invention réside dans la réduction des émissions de particules nocives pour l’homme.
Un autre avantage de la présente invention réside dans l’optimisation de la consommation de carburant.
D’autres caractéristiques, avantages et détails de l’invention seront mieux compris à la lecture du complément de description qui va suivre de modes de réalisation donnés à titre d’exemple en relation avec des dessins sur lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique d’un moteur selon l’invention,
- la figure 2 représente sous forme de logigramme le procédé selon un mode de réalisation de l’invention, et
- la figure 3 est un exemple de matrices de consommation cumulée et de taux d’éthanol.
La présente invention est susceptible d’être utilisée dans des moteurs pouvant fonctionner avec un carburant composé d’essence, d’alcool tel de l’éthanol ou un mélange d’essence et d’alcool. De tels moteurs sont notamment constitués d’un réservoir relié aux injecteurs par un conduit. Pour une meilleure compréhension de l’invention, le procédé selon l’invention sera décrit en relation avec un moteur comprenant un injecteur. Ainsi, le carburant est amené du réservoir à l’injecteur à l’aide d’une pompe via le conduit et l’injecteur permet d’injecter dans la chambre de combustion la quantité désirée de carburant de façon à obtenir une combustion complète du carburant selon un ratio stoechiométrique air/carburant.
La quantité de carburant nécessaire à la combustion complète est fonction du taux d’éthanol du carburant utilisé. Un capteur du taux d’éthanol est donc inséré au niveau du conduit de façon à déterminer le taux d’éthanol du carburant passant dans le conduit. La mesure du taux d’éthanol est d’autant plus indispensable lors d’une période de transition du taux d’éthanol, c'est-à-dire lorsque le réservoir est rempli avec du carburant présentant un taux d’éthanol différent de celui déjà présent dans le réservoir.
Le moteur comprend également une unité de contrôle moteur. Cette unité reçoit et stocke des données de consommation instantanée de carburant et de taux d’éthanol du carburant provenant notamment du capteur du taux d’éthanol. L’unité de contrôle moteur permet de traiter les données recueillies et de déterminer le taux d’éthanol à appliquer à l’injecteur en fonction du taux d’éthanol mesuré par le capteur. L’unité de contrôle moteur permet également d’asservir l’injecteur de façon à injecter la quantité nécessaire de carburant dans la chambre de combustion sur la base du taux d’éthanol du carburant à appliquer à l’injecteur.
La figure 1 représente un moteur susceptible d’être utilisé pour mettre en œuvre le procédé selon l’invention. Comme décrit précédemment, il comprend un réservoir de carburant 1 relié à un injecteur 4 par un conduit 5, un capteur du taux d’éthanol 3 situé au niveau du conduit 5 et une unité de contrôle moteur 2. On désigne par V le volume du conduit 5 situé entre le capteur 3 et l’injecteur 4.
Le capteur du taux d’éthanol 3 mesure à intervalle de temps régulier le taux d’éthanol du carburant passant par le conduit 5. Ledit capteur du taux d’éthanol permet ainsi de collecter des données de taux d’éthanol. Ce type de capteur est connu de l’Homme du métier.
La consommation instantanée en carburant est déterminée à intervalle de temps régulier selon des techniques bien connues de l’Homme du métier. La consommation instantanée peut notamment être déterminée à partir de la consigne de quantité de carburant à injecter dans la chambre de combustion.
Les données de taux d’éthanol et de consommation instantanée sont collectées suivant le même intervalle. Cela implique que pour une donnée de taux d’éthanol correspond une donnée de consommation instantanée. L’injecteur 4 permet d’injecter la quantité désirée de carburant dans une chambre de combustion (non représentée sur la figure 1 ). C’est dans la chambre de combustion que se déroule la combustion du carburant en présence d’air selon un ratio stoechiométrique air/carburant. Comme indiqué précédemment, l’objectif est de réaliser une combustion complète du carburant de façon à minimiser les rejets de particules nocives mais également pour ménager les différents composants du moteur. Ce ratio stoechiométrique air/carburant est directement dépendant de la teneur en éthanol du carburant utilisé. Il est de 14,5 pour de l’essence pure et de 9 pour de l’éthanol pur.
L’unité de contrôle moteur 2 permet de stocker, de traiter et de retranscrire à l’injecteur 4 les données de consommation instantanée et de taux d’éthanol. Ladite unité de contrôle moteur 2 comprend notamment un moyen de stockage des données, un moyen de traitement des données et un moyen de contrôle de l’injecteur.
L’unité de contrôle moteur 2 permet la réalisation des étapes du procédé selon l’invention. Il permet notamment de collecter les données de taux d’éthanol et de consommation instantanée de carburant.
A partir des données de consommation instantanée, l’unité de contrôle moteur 2 détermine la consommation cumulée actuelle de carburant. Cette consommation cumulée actuelle est égale à la somme de la consommation instantanée actuelle et de la dernière valeur de consommation cumulée. Si l’unité de contrôle ne dispose que d’une seule valeur de consommation instantanée, la consommation cumulée actuelle est égale à la consommation instantanée. A partir du moment où l’unité de contrôle moteur 2 dispose de plusieurs valeurs de consommation cumulée, on distingue la consommation cumulée actuelle des autres valeurs de consommation cumulée. La consommation cumulée actuelle correspond alors à la dernière valeur de consommation cumulée déterminée par l’unité de contrôle moteur 2.
L’unité de contrôle moteur 2 permet également le stockage des données de consommation cumulée et de taux d’éthanol dans deux matrices ayant une abscisse commune de façon à ce qu’à chaque valeur de consommation cumulée corresponde une valeur de taux d’éthanol. Ainsi, pour une valeur de taux d’éthanol mesurée par le capteur de taux d’éthanol à un instant donnée, il y correspond une valeur de consommation cumulée et déterminée au même instant. Suivant un mode de réalisation particulier du procédé selon l’invention, l’abscisse commune est l’index correspondant à l’intervalle de temps d’acquisition des données. Préférentiellement, les données sont collectées selon un intervalle de temps régulier. Suivant un autre mode de réalisation de l’invention, chacune des matrices comprend N cellules.
La construction des matrices sera explicitée plus en détail dans la suite de la description. A partir des matrices, l’unité de contrôle moteur 2 détermine le taux réel d’éthanol à appliquer à l’injecteur. Ce taux réel d’éthanol à appliquer à l’injecteur correspond à la valeur du taux d’éthanol de la matrice du taux d’éthanol ayant la même abscisse que la plus petite valeur de consommation cumulée de la matrice de consommation cumulée pour laquelle la différence entre la valeur consommation cumulée actuelle et ladite valeur de consommation cumulée est inférieure à la valeur du volume V du conduit situé entre le capteur et l’injecteur.
L’unité de contrôle moteur 2 retranscrit ensuite le taux réel d’éthanol de carburant à l’injecteur, ce qui permet de calculer le bon ratio air/carburant et donc d’injecter la quantité de carburant nécessaire à une combustion parfaite.
Comme décrit précédemment, on sait que la vitesse de transition du taux d’éthanol de carburant au niveau du capteur du taux d’éthanol 3 et au niveau de l’injecteur 4 n’est pas la même. Cela est dû à la différence de volume entre le conduit 3 et l’injecteur 4.
Ainsi, selon un mode de réalisation préférentiel du procédé selon l’invention et pour remédier à cette différence de vitesse de transition, on applique un filtre de premier ordre au taux réel d’éthanol obtenu précédemment. Ce type de filtre de premier ordre est connu de l’Homme du Métier et la constante de filtrage appliquée dépend du point de fonctionnement du moteur. Ledit point de fonctionnement du moteur peut être caractérisé par un certain nombre de constante comme le débit d’air, le régime moteur et la consommation instantanée en carburant.
L’application de ce filtre au taux d’éthanol réel permet d’obtenir un taux réel d’éthanol corrigé.
La figure 2 représente sous forme de logigramme le procédé selon un mode de réalisation de l’invention.
La première étape 6 consiste à collecter des données de consommation instantanée (fuel_csptactuai) et de taux d’éthanol (ethanol_rateactuai). Le taux d’éthanol est mesuré à l’aide d’un capteur d’éthanol inséré dans le conduit 5 situé entre le réservoir de carburant 1 et I’injecteur 4.
La deuxième étape 7a consiste à déterminer la consommation cumulée actuelle de carburant (fuel_cspt_cumactuai). Ladite consommation cumulée actuelle (fuel_cspt_cumactuai) est égale à la somme de la consommation instantanée obtenue précédemment (fuel_csptactuai) et de la dernière valeur de consommation cumulée (fuel_cspt_cumprev).
La troisième étape 7b consiste à stocker les données obtenues aux première et deuxième étapes dans deux matrices, une première matrice du taux d’éthanol (Mat_ethanol_rate = ethanol_rateactuai) et une deuxième matrice de la consommation cumulée (Mat_fuel_cspt_cum = Fuel_cspt_cumactuai). Les deux matrices ont une abscisse commune ([idx_wr]) de façon à ce qu’à chaque valeur de consommation cumulée corresponde une valeur de taux d’éthanol. Suivant un mode de réalisation particulier du procédé selon l’invention, l’abscisse commune est l’index correspondant à l’intervalle de temps d’acquisition des données. Préférentiellement, les données sont collectées selon un intervalle de temps régulier. Selon encore un mode de réalisation de l’invention, chacune des matrices comprend N cellules.
La quatrième étape 8 consiste à déterminer la valeur du taux réel d’éthanol du carburant à appliquer à l’injecteur (ethanol_rateinjectors). Ledit taux réel (ethanol_rateinjectors) est la valeur du taux d’éthanol de la matrice de taux d’éthanol (Mat_ethanol_rate[idx_rd]) ayant la même abscisse que la plus petite valeur de consommation cumulée de la matrice de consommation cumulée (Mat_fuel_cspt_cum[idx_rd]) pour laquelle la différence entre la valeur de la consommation cumulée actuelle (Fuel_cspt_cumactuai) et ladite valeur de consommation cumulée (Mat_fuel_cspt_cum[idx_rd]) est inférieure à la valeur d’un volume V (VOL_SENS_INJ) du conduit situé entre le capteur et l’injecteur.
Tel que décrit sur la figure 2, pour une donnée de consommation cumulée de la matrice de consommation cumulée (Mat_fuel_cspt_cum[idx_rd]), on regarde si la différence entre la valeur de la consommation cumulée actuelle (Fuel_cspt_cumactuai) et ladite valeur de consommation cumulée (Mat_fuel_cspt_cum[idx_rd]) est inférieure à la valeur du volume V (VOL_SENS_INJ) du conduit situé entre le capteur et l’injecteur. Si la différence est supérieure, alors on regarde la cellule suivante de la matrice de la consommation cumulée (idx_rd = idx_rd + 1 ). Si la différence est inférieure, alors le taux réel d’éthanol est la valeur de taux d’éthanol de la matrice de taux d’éthanol (ethanol_rateinjectors = Mat_ethanol_rate[idx_rd]) ayant la même abscisse que ladite valeur de consommation cumulée (Mat_fuel_cspt_cum[idx_rd]).
Une fois le taux réel d’éthanol déterminée, on effectue un nouveau pas de calcul de façon à compléter les deux matrices avec de nouvelles données (idx_wr = idx_wr + 1 (mod_idx_max). De façon simplifiée, on réitère les première, deuxième, troisième, quatrième et cinquième étapes du procédé selon l’invention.
Ainsi, à chaque pas de calcul et donc à chaque intervalle d’acquisition des données, il est déterminé le taux d’éthanol réel à appliquer à l’injecteur.
Selon un mode de réalisation préférentiel de l’invention, on applique un filtre de premier ordre au taux réel d’éthanol obtenu précédemment. Ce type de filtre de premier ordre est connu de l’homme du métier et la constante de filtrage appliquée dépend du point de fonctionnement du moteur. Ledit point de fonctionnement du moteur peut être caractérisé par un certain nombre de constante comme le débit d’air, le régime moteur et la consommation instantanée en carburant.
L’application de ce filtre au taux d’éthanol réel permet d’obtenir un taux réel d’éthanol corrigé.
Selon encore un mode de réalisation de l’invention, à chaque pas de calcul, on compare la différence entre la valeur maximale du taux d’éthanol de la matrice de taux d’éthanol et la valeur minimale de taux d’éthanol de la matrice de taux d’éthanol à une valeur seuil prédéterminée de façon à détecter un début et/ou une fin d’une période de transition de carburant. Si la différence est supérieure au seuil prédéterminé, une période de transition de carburant est détectée. Si la différence est inférieure au seuil prédéterminé, une fin période de transition de carburant est détectée. Ce mode de réalisation permet de détecter un changement de carburant de façon sûre et précise. Le changement est détecté sur la base du taux d’éthanol du carburant et non plus sur la base du niveau de carburant dans le réservoir comme c’était le cas avant. Cela permet de réduire considérablement les risques de fausses détections de changement de carburant.
La figure 3 représente un exemple de matrices de consommation cumulée et de taux d’éthanol. Cet exemple permet de visualiser de façon plus concrète le procédé de détermination du taux réel d’éthanol à appliquer à l’injecteur. Dans cet exemple, le volume V entre le capteur et l’injecteur est de 0,7 L. Les deux matrices comprennent chacune N cellules et présentent une abscisse commune.
Sur le premier couple de matrice 9a, la valeur de la consommation cumulée actuelle est la dernière valeur déterminée par le procédé (fuel_cspt_cumactuai), elle est de 1 ,7. Ainsi, la valeur du taux d’éthanol de la matrice de taux d’éthanol ayant la même abscisse que la plus petite valeur de consommation cumulée de la matrice de consommation cumulée pour laquelle la différence entre la valeur de la consommation cumulée actuelle et ladite valeur de consommation cumulée est inférieure à la valeur d’un volume V du conduit situé entre le capteur et l’injecteur est la valeur b. On pourra ensuite appliquer le filtre de premier ordre sur cette valeur.
Sur le second couple de matrice 9b, la valeur de la consommation cumulée actuelle est la dernière valeur déterminée par le procédé (fuel_cspt_cumactuai), elle est de 1 ,9. Ainsi, la valeur du taux d’éthanol de la matrice de taux d’éthanol ayant la même abscisse que la plus petite valeur de consommation cumulée de la matrice de consommation cumulée pour laquelle la différence entre la valeur de la consommation cumulée actuelle et ladite valeur de consommation cumulée est inférieure à la valeur d’un volume V du conduit situé entre le capteur et l’injecteur est la valeur c. On pourra ensuite appliquer le filtre de premier ordre sur cette valeur.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de détermination du taux réel d’éthanol d’un carburant à appliquer à un injecteur d’un moteur à combustion interne comprenant :
• une première étape de collecte de données de la consommation instantanée de carburant et du taux d’éthanol au niveau d’un capteur d’éthanol inséré dans un conduit situé entre un réservoir de carburant et l’injecteur,
• une deuxième étape de détermination de la consommation cumulée actuelle de carburant, ladite consommation cumulée actuelle étant égale à la somme de la consommation instantanée obtenue à la première étape et de la dernière valeur de consommation cumulée,
• une troisième étape de stockage des données obtenues aux première et deuxième étapes dans deux matrices, une première matrice du taux d’éthanol et une deuxième matrice de la consommation cumulée, les deux matrices ayant une abscisse commune de façon à ce qu’à chaque valeur de consommation cumulée corresponde une valeur de taux d’éthanol,
• une quatrième étape de détermination de la valeur du taux réel d’éthanol du carburant à appliquer à l’injecteur, ledit taux réel étant la valeur du taux d’éthanol de la matrice de taux d’éthanol ayant la même abscisse que la plus petite valeur de consommation cumulée de la matrice de consommation cumulée pour laquelle la différence entre la valeur de la consommation cumulée actuelle et ladite valeur de consommation cumulée est inférieure à la valeur d’un volume V du conduit situé entre le capteur et l’injecteur,
• une cinquième étape consistant à appliquer le taux réel d’éthanol à l’injecteur de façon à injecter la quantité de carburant nécessaire à une combustion complète.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu’il comprend une sixième étape réalisée après la quatrième étape consistant à appliquer un filtre de premier ordre au taux réel d’éthanol obtenu à la quatrième étape de façon à obtenir un taux réel d’éthanol corrigé.
3. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que chacune des matrices comprend N cellules.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisée en ce que l’on compare la différence entre la valeur maximale de taux d’éthanol de la matrice du taux d’éthanol et la valeur minimale du taux d’éthanol de la matrice du taux d’éthanol à une valeur seuil prédéterminée de façon à détecter un début et/ou une fin d’une période de transition de carburant.
5. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les données de la première étape sont collectées à intervalles de temps réguliers.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l’abscisse commune est un index correspondant à un intervalle de temps d’acquisition des données.
7. Unité de contrôle moteur caractérisée en ce qu’elle est configurée pour la mise en œuvre d’un procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes.
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