EP4100636A1 - Dispositif d'injection de carburant, moteur et procede associe - Google Patents

Dispositif d'injection de carburant, moteur et procede associe

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EP4100636A1
EP4100636A1 EP21704730.7A EP21704730A EP4100636A1 EP 4100636 A1 EP4100636 A1 EP 4100636A1 EP 21704730 A EP21704730 A EP 21704730A EP 4100636 A1 EP4100636 A1 EP 4100636A1
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EP
European Patent Office
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measurement
engine
control unit
injection
pressure
Prior art date
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Pending
Application number
EP21704730.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Eric Michel FOUCAULT
Pascal Martin
Philippe Szeger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Poitiers
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Poitiers
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Filing date
Publication date
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Universite de Poitiers filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Publication of EP4100636A1 publication Critical patent/EP4100636A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
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Definitions

  • TITLE Fuel injection device, engine and associated process. Technical area
  • the present invention relates to an injection device for a heat engine. It also relates to a motor system equipped with such a device and a method implemented by such a device.
  • Such a device allows a user to improve fuel injection into an engine.
  • the field of the invention is more particularly that of internal combustion heat engines.
  • the aim of the present invention is to resolve at least one or more of these drawbacks.
  • an injection device for a heat engine comprising:
  • a flowmeter or a pressure or speed sensor arranged to be positioned in or in communication with an intake distributor and arranged and / or programmed to provide a measurement which depends on an air flow circulating in the distributor of admission
  • control unit arranged and / or programmed to control a fuel injection, characterized in that the control unit is arranged and / or programmed to receive and analyze the measurement from the flowmeter, or from the pressure sensor or from the sensor speed, and, as a function of the measurement, calculating a control arranged to control a fuel injector so as to control the injection of a quantity of fuel which depends on the measurement.
  • the control unit is preferably arranged and / or programmed to receive and analyze the measurement coming from the flowmeter or from the pressure or speed sensor, and, according to the measurement, calculate the command arranged to control the injection by the injection. 'injector for a period of activation of the injector which depends on the measurement.
  • the control for example to control the injector and / or to control the injection by the injector (instant of start of injection and / or duration of activation of the injector), can be arranged so as not to take into account has a position of a crankshaft condition mechanically connected to the movement of at least one piston in the engine or other moving part in the engine.
  • the position of a crankshaft condition may include an angle and / or an angular position of the crankshaft and / or a rotation of said crankshaft.
  • the control unit is preferably arranged and / or programmed to receive and analyze the measurement from the flowmeter or from the pressure or speed sensor, and, depending on the measurement, to calculate the ordered command. to control injection by the injector from an injection start instant which depends on the measurement.
  • the control unit is preferably arranged and / or programmed to calculate the instant of the start of injection so that this instant corresponds to a time when a maximum air flow rate plus or minus a percentage, lower occurs in the distributor. or equal to 30%, preferably less than or equal to 15%, of a period of the engine cycle.
  • the control unit is preferably arranged and / or programmed to calculate an engine speed as a function of the measurement coming from the flowmeter or from the pressure or speed sensor.
  • the control unit is preferably arranged and / or programmed to calculate the mass flow rate of air circulating in the intake manifold as a function of the measurement coming from the flow meter or from the pressure or speed sensor.
  • the flowmeter may include a mass flowmeter.
  • the control unit is preferably arranged and / or programmed so that the calculation of the command does not include the use of an engine map or of a correspondence table and / or includes a resolution of at least one equation by software and / or electronic calculation means.
  • the flowmeter or the pressure or speed sensor is preferably arranged and / or programmed to repeat its measurement at a frequency (depending on the engine cycle) of at least 2 Hz (for example for a single-cylinder 4-stroke engine), preferably d 'at least 20 Hz, more preferably at least 100 Hz (for example for a two-stroke twin-cylinder engine).
  • the control unit is preferably arranged and / or programmed to repeat the calculation of the control at a frequency (depending on the engine cycle) of at least 2 Hz (for example for a single-cylinder 4-stroke engine), preferably at least minus 20Hz, more preferably at least 100 Hz (for example for a 2-stroke twin-cylinder engine).
  • the device may include:
  • an air temperature sensor arranged to provide an air temperature in the distributor and arranged to be positioned in or in communication with the intake distributor, the control unit being arranged and / or programmed to take this air temperature into account at least for the calculation of the command, and / or
  • a static pressure sensor arranged to provide a static pressure of the air in the distributor and arranged to be positioned in or in communication with the intake distributor, the control unit being arranged and / or programmed to take into account this static pressure at least for the calculation of the order.
  • the device may include a temperature sensor arranged to measure a temperature of the engine, the control unit being arranged and / or programmed to take this engine temperature into account at least for the calculation of the command.
  • the measurement coming from the flowmeter or from the pressure or speed sensor is preferably arranged to take account of the direction of air circulation in the intake manifold.
  • the device according to the invention can include the fuel injector.
  • the device according to the invention can include the intake distributor.
  • the flowmeter or the pressure or speed sensor is preferably positioned in the intake manifold.
  • the device according to the invention may comprise means arranged to form a local pressure drop in the intake manifold, and in that the flowmeter or the pressure or speed sensor is arranged to take its measurement at the level of this drop. local pressure.
  • a system is proposed comprising:
  • the intake distributor of the device according to the invention being the intake distributor of said engine and being arranged to convey air into the engine, the fuel injector being arranged to inject fuel into said engine or in the intake distributor.
  • an injection method for a heat engine comprising: - b -
  • a flowmeter or a pressure or speed sensor positioned in or in communication with an intake distributor, of a measurement which depends on an air flow rate circulating in the intake distributor, the distributor inlet conveying air into an engine, - a control, by a control unit, of fuel injection into the engine, characterized in that the control unit receives and analyzes the measurement from the flowmeter, or of the pressure sensor or of the speed sensor, and, depending on the measurement, calculates a command which controls the injection, by a fuel injector, of a quantity of fuel which depends on the measurement.
  • control unit receives and analyzes the measurement coming from the flowmeter or from the pressure or speed sensor, and, depending on the measurement, calculates the command so as to control the injection by the injector for a period of time. activation of the injector which depends on the measurement.
  • the control for example to control the injector and / or to control the injection by the injector (instant of start of injection and / or duration of activation of the injector), does not take into account a position of a crankshaft state mechanically connected to the movement of at least one piston in the engine or other moving part in the engine.
  • the position of a crankshaft condition may include an angle and / or an angular position of the crankshaft and / or a rotation of said crankshaft.
  • the control unit receives and analyzes the measurement coming from the flowmeter or from the pressure or speed sensor, and, depending on the measurement, calculates the command so as to control the injection by the injector from 'a start time of injection which depends on the measurement.
  • the injection start time is calculated by the control unit so as to correspond to a time when a maximum air flow rate plus or minus a percentage, less than or equal to 30%, occurs in the distributor, preferably less than or equal to 15%, of a period of the engine cycle.
  • the control unit calculates an engine speed as a function of the measurement from the flowmeter or from the pressure or speed sensor.
  • control unit calculates the mass flow rate of air circulating in the intake manifold as a function of the measurement coming from the flowmeter or from the pressure or speed sensor.
  • the flowmeter comprises a mass flowmeter.
  • the calculation of the command by the control unit does not include the use of an engine map or of a correspondence table and / or comprises a resolution of at least one equation by software calculation means. and / or electronic.
  • the flowmeter or the pressure or speed sensor repeats its measurement at a frequency (depending on the engine cycle) of at least 2Hz (for example for a single-cylinder 4-stroke engine), preferably of at least 20Hz, of more preferably at least 100 Hz (for example for a 2-stroke twin-cylinder engine) and / or in that the control unit repeats the calculation of the command at a frequency (depending on the engine cycle) of at least 2 Hz (for example for a single-cylinder 4-stroke engine), preferably at least 20 Hz, more preferably at least 100 Hz (for example for a 2-stroke twin-cylinder engine).
  • the method according to the invention comprises:
  • control unit taking into account this air temperature at the minus for the calculation of the order, and / or - a supply of a static pressure of the air in the distributor by a static pressure sensor positioned in or in communication with the intake distributor, the control unit taking take this static pressure into account at least for the calculation of the order.
  • the method according to the invention comprises a supply, by a temperature sensor, of an engine temperature, the control unit taking this engine temperature into account at least for the calculation of the command.
  • the measurement from the flowmeter or from the pressure or speed sensor takes account of the direction of air circulation in the intake manifold.
  • the flowmeter or the pressure or speed sensor is positioned in the intake manifold, and in that it comprises a formation of a local pressure drop in the intake manifold, and in that the The flowmeter or the pressure or speed sensor measures this local pressure drop.
  • FIG. 1 illustrates a first embodiment of system 1 according to the invention (which is a preferred embodiment) comprising a first embodiment of device 2 according to the invention
  • FIG. 2 illustrates a first variant of sensor 3 for the first embodiment of system 1 according to the invention
  • Figure 3 illustrates a curve of mass air flow Qmair in distributor 4 of system 1 as a function of time t for several cycles of engine 6, allowing unit 5 of system 1 to determine an engine cycle period ,
  • FIG. 4 illustrates this same curve of mass air flow Qmair as a function of time t for several cycles of the engine 6, allowing the unit 5 of the system 1 to determine an instant of start of fuel injection into the engine 6 of system 1,
  • FIG. 5 illustrates a first embodiment of the method according to the invention, which is a preferred embodiment, and which can be used in particular in the form of four illustrated variants.
  • variants of the invention comprising only a selection of characteristics described or illustrated below isolated from the other characteristics described or illustrated (even if this selection is isolated within a sentence comprising these other characteristics), if this selection of characteristics is sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention from the state of the prior art.
  • This - o - selection comprises at least one preferably functional characteristic without structural details, and / or with only part of the structural details if this part alone is sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention from the state of prior art.
  • a first embodiment of the system 1 according to the invention comprising a device 2 according to the invention and implementing a first embodiment of the method according to the invention will first of all be described with reference to FIGS. 1 to 5. invention.
  • the injection device 1 for a heat engine 6 comprises:
  • a sensor 3 comprising a flowmeter (preferably mass) or a pressure (preferably differential pressure) or speed sensor, and arranged to be positioned in or in communication with an intake distributor 4 and arranged and / or programmed to provide "in real time" a measurement or a signal 16 which depends on a mass flow rate of air (hereinafter noted indifferently q (t) or Qmair) circulating in the intake distributor 4, - a unit of control 5 arranged and / or programmed to control an injection, by a fuel injector 7, of fuel into the intake manifold 4 and / or into the engine 6.
  • a mass flow rate of air hereinafter noted indifferently q (t) or Qmair
  • air inlet 19 in the distributor 4 is located upstream of the sensor 3.
  • air generally means any oxidizer in gaseous form, preferably comprising dioxygen.
  • Motor 6 is not part of device 2, but is part of the system
  • Engine 6 is a thermal engine for automobiles, motorcycles, recreational vehicles, agricultural machinery, tractors, mowers, motor pumps, chainsaws, garden or DIY tools, generator sets, auxiliary engines (on trolleybus, concrete mixer, crane, etc.) etc. the invention relates to all applications of heat engines, typically gasoline or diesel. - y -
  • the device 2 can comprise the fuel injector 7 or be just arranged to be connected to the injector 7 forming part of the system 1.
  • the device 2 can include the intake distributor 4 or be just arranged to be connected to the distributor 4 forming part of the system 1.
  • the sensor 3 ie the flowmeter or the pressure (preferably differential) or speed sensor
  • the intake manifold 4 is positioned in the intake manifold 4.
  • Each of the means of the device 2 and of the system 1 according to the invention are technical means.
  • Unit 5 comprises at least one computer, a central or computing unit, an analog electronic circuit (preferably dedicated), a digital electronic circuit (preferably dedicated), and / or a microprocessor (preferably dedicated), and / or a microprocessor (preferably dedicated), and / or software means.
  • the control unit 5 is arranged and / or programmed to receive and analyze the measurement coming from the sensor 3 (more precisely from the flowmeter, or from the pressure sensor (preferably differential) or from the speed sensor), and, depending on the measurement, calculating "in real time” a command 17 (step 32 of FIG. 5) arranged to control the injection into the engine 6 by the injector 7 of a specific quantity of fuel which depends on the measurement.
  • control unit 5 is arranged and / or programmed to receive and analyze the measurement coming from the sensor 3 (from the flowmeter or from the sensor pressure (preferably differential) or speed), and, depending on the measurement, calculate the command 17 arranged to control the injection by the injector:
  • Command 17 includes the activation time Ti.
  • Unit 5 is designed and / or programmed to calculate the duration of activation Ti.
  • Command 17 includes the injection start time.
  • Unit 5 is arranged and / or programmed to calculate the instant of start of injection.
  • the control unit 5 is arranged and / or programmed to calculate (step 27 of FIG. 5) the mass flow rate of air circulating in the intake manifold 4 as a function of the measurement coming from the sensor 3 (more precisely from the flowmeter , or the pressure sensor (preferably differential pressure) or the speed sensor).
  • the control unit 5 is arranged and / or programmed to calculate, as a function of the measurement from the sensor 3, an engine speed (typically in the form of the mass air flow Qmair as a function of time as illustrated in figures 3 and 4).
  • the measurement from sensor 3 (from the flowmeter or from the pressure (preferably differential) or speed sensor) is arranged to take into account or depend on the direction of air circulation in the intake manifold 4, as illustrated in the diagrams.
  • Figures 3 and 4 which illustrate positive (air flow from distributor 4 to motor 6) and negative (air flow from distributor 4 to inlet 19) values of the flow rate.
  • the device 2 comprises a temperature sensor 10 arranged to measure an engine temperature, the control unit 5 taking this engine temperature into account for at least one or each of its calculations, more exactly at least for the calculation of the command. 17, more exactly at least for the calculation of the duration Ti.
  • the engine temperature measurement (step 29 in FIG. 5) can be done by direct measurement with a sensor screwed onto the housing (option possible).
  • the calculation of the injection duration Ti (step 30 of FIG. 5) is carried out according to the formula:
  • F target richness of the mixture, which is unitless, preferably equal to 1, and which is:
  • F is typically measured by a richness probe or a gas analyzer on the exhaust manifold of the engine 6.
  • the means 5 are therefore arranged to store a default value of F or preferably arranged to receive information relating to the value. of F (typically from the richness sensor or the gas analyzer)
  • Qstat static mass flow rate of the injector 7.
  • the means 5 are arranged to store a value of Qstat.
  • a correction factor linked to engine temperature, typically equal to 1 if no correction is made.
  • starter the injection time Ti can be multiplied by a factor of between 10 and 100 with respect to a phase of normal use.
  • the value of a as a function of the engine temperature can be calibrated as a function of engine 6 and therefore stored in unit 5.
  • the unit 5 is arranged to determine Nmotor the speed of rotation of the engine 6 or DT the period of rotation of the engine, and to take Nmotor or DT into account in the calculation of Ti.
  • the sensor 3 (more precisely the flowmeter, or the pressure sensor (preferably differential) or the speed sensor) is arranged and / or programmed to provide its measurement "in real time", ie to repeat its measurement at a frequency d 'at least 2Hz, preferably at least 20Hz, more preferably at least 100Hz.
  • the control unit 5 is arranged and / or programmed to calculate the command 17 “in real time” ie to repeat at least one or each calculation (at least of the command 17) at a frequency of at least 2 Hz, preferably at least 20Hz, more preferably at least 100Hz.
  • the injection start instant calculated by unit 5 corresponds to a time when a maximum mass flow rate Qmair occurs in distributor 4 plus or minus a percentage (typically, less than or equal to 30%, preferably less than or equal to 15%, preferably equal to 0%; this percentage is to be optimized with routine tests after tests according to the measurement of the pollutants emitted by the engine 6) of a period DT of the engine cycle.
  • a percentage typically, less than or equal to 30%, preferably less than or equal to 15%, preferably equal to 0%; this percentage is to be optimized with routine tests after tests according to the measurement of the pollutants emitted by the engine 6) of a period DT of the engine cycle.
  • This injection start time is determined as follows.
  • FIG. 3 shows a method for determining the engine speed.
  • the unit 5 measures the time DT between two crossings of a high threshold 21 of the flow rate Qmair by rising on the condition of having previously passed through a low threshold 20 (first crossing of the high threshold 21 after crossing of the low threshold 20).
  • This duration DT corresponds to the time period of the engine speed, and can change over time.
  • FIG. 4 shows the method of determining the instant of start of injection.
  • DT represents the period of the engine cycle determined according to the method indicated with reference to FIG. 3.
  • the instant 24 of the start of injection of an engine cycle of the engine 6 is obtained as a function:
  • the sensor 3 comprises in a first variant (step 11 of FIG. 5, and variant used in the case of the experimental results of FIGS. 3 and 4) illustrated in FIG. 2, a pressure sensor 33 differential Ap (t) as a function of time t.
  • the sensor 3 is preferably a sensor as described in application WO 2005/080924 and / or WO 2009/118290, or other.
  • the sensor 3 is typically arranged to measure a differential pressure Ap (t) over a range of at least ⁇ 2500 Pa with a maximum error of 0.25% of full scale.
  • the device 2 comprises means 15 (typically a diaphragm or a grid) arranged to form a local pressure drop in the intake manifold 4, and the sensor 3 (ie the flowmeter or the differential pressure sensor 33) is arranged to take its measurement at the level of this local pressure drop, that is to say to measure the pressure difference between the upstream and downstream of the means 15 along the air flow from the inlet 19 to the injector 7.
  • the means 15 comprise as a pressure reducing device a stainless steel grid with a pitch of 2mm, and 0.3mm d wire thickness.
  • Device 2 includes:
  • the measurement of the air temperature and the static pressure (step 28 of FIG. 5) is used to calculate the density of the air in the distributor. Knowing this density is used to switch from volume flow to mass flow. This quantity changes slowly, its measurement frequency may be of the order of a few hertz.
  • Unit 5 is arranged and / or programmed to calculate the mass flow rate q m (t) by solving a differential equation which depends on the differential pressure Ap (t) measured.
  • unit 5 is arranged and / or programmed: - to calculate (on the principle of application WO 2005/080924 and / or WO 2009/118290) the volume flow q (t) by solving a differential equation which depends on the differential pressure Ap (t) measured (step 25 of figure 5):
  • q (t) represents the calculated volume flow dq (t) / dt represents the derivative with respect to time of q (t)
  • Device 2 then comprises:
  • an air temperature sensor 8 (typically comprising a thermocouple or a thermistor) arranged to be positioned in or in communication with the intake distributor, the control unit taking this air temperature into account for at least one or each of its calculations as for the previous variant, and / or
  • a static pressure sensor 9 (typically comprising a relative static pressure sensor HMAM 100 B ⁇ 10,000 Pa) arranged to be positioned in or in communication with the intake distributor 4, the control unit 5 taking this static pressure into account for at least one or each of its calculations as for the previous variant.
  • the measurement of air temperature and static pressure (step 28 in Figure 5) is used to calculate the density of the air. Knowing this density is used to switch from volume flow to mass flow. This quantity changes slowly, its measurement frequency may be of the order of a few hertz.
  • Unit 5 is fitted and / or programmed:
  • the sensor 3 comprises in a third variant (step 13 of FIG. 5), a speed sensor measuring the flow rate of the air in the distributor 4 (which is an average V of the air speed in a section of the distributor 4), for example of the anemometer or hot film type.
  • Device 2 then comprises:
  • an air temperature sensor 8 (typically comprising a thermocouple or a thermistor) arranged to be positioned in or in communication with the intake manifold 4, the control unit 5 taking this air temperature into account for at least one or each of its calculations as for the previous variant, and / or
  • a static pressure sensor 9 (typically comprising a relative static pressure sensor HMAM 100 B ⁇ 10,000 Pa) arranged to be positioned in or in communication with the inlet distributor 4, the control unit 5 taking this pressure into account static for at least one or each of its calculations as for the previous variant.
  • the measurement of air temperature and static pressure (step 28 in Figure 5) is used to calculate the density of the air. Knowing this density is used to switch from volume flow to mass flow. This quantity changes slowly, its measurement frequency may be of the order of a few hertz.
  • Unit 5 is fitted and / or programmed:
  • each calculation by the control unit 5, in particular the calculation of the command 17, does not include the use of an engine map or of a control table. correspondence.
  • each calculation by the control unit 5, in particular the calculation of the command 17, comprises a resolution of at least one equation (more exactly of a differential equation in the first variant described above or at least of an algebraic equation for the other variants) by software and / or electronic calculation means.
  • the invention optimizes the ratio of the oxidizer / fuel mixture by taking into account the cyclic disparities of the engine 6, the machining tolerances, the aging of the engine, the dispersions between the different cylinders of the same engine, the environment (weather conditions, altitude, etc.), etc.
  • the device 2 makes it possible to control the fuel injection by relying on the physics of combustion and not on the kinematics of the engine 6, by means 3 for measuring instantaneous mass flow "in real time” and a calculation code. integrated in the unit 5.
  • the device 2 takes into account the quantity of air actually admitted into the engine 6 to control the fuel injection.
  • the mass of air entering by the distributor 4 is measured in real time which makes it possible to control the exact mass of fuel to be injected into each cylinder at each cycle.
  • the flowmeter or sensor 3 sends to the unit 5 the signal 16 representative of the instantaneous mass flow rate of air entering the engine 6. From this information, the unit 5 determines the quantity of fuel to be injected by the injector 7 to achieve a target mix richness. The unit 5 then controls by the signal 17 the instant of start of injection as well as the duration of activation of the injector 7. The phasing of this injection is controlled thanks to the real-time knowledge of the flow rate of the injection. air Qmair and not by an initial mechanical calibration as proposed in the state of the art.
  • this phasing parameter ie the fuel injection start time for each cycle
  • the cyclic dispersions thanks to this strategy, are also appreciably attenuated which leads to a appreciably more regular and silent operation. It is a sustainable sequential injection.
  • Device 2 makes it possible to save on any other additional sensor.
  • Device 2 can be quickly implanted, without any additional sensor (sensor 10 being optional).
  • System 1 includes:
  • an intake distributor 4 which may be that of this device 2 or which may form part of the system 1 independently of this device 2, and which is arranged to route the air into the engine 6 (more exactly in this cylinder or group of cylinders of said engine 6),
  • a fuel injector 7 which may be that of this device 2 or which may form part of the system 1 independently of this device 2, and which is arranged to inject fuel into said engine 6 (more exactly into this cylinder or group of cylinders of said engine 6) or in the intake manifold 4.
  • a load butterfly valve 18 is arranged in the distributor 4 between the sensor 3 and the injector 7.
  • FIG. 5 illustrates different steps of the first embodiment of the method according to the invention implemented by the system 1.
  • the first variant of the first embodiment of the method according to the invention is implemented by the system 1 comprising the first variant of device 2 according to the invention.
  • the second variant of the first embodiment of the method according to the invention is implemented by the system 1 comprising the second variant of the device 2 according to the invention.
  • the third variant of the first embodiment of the method according to the invention is implemented by the system 1 comprising the third variant of the device 2 according to the invention.
  • the fourth variant of the first embodiment of the method according to the invention is implemented by the system 1 comprising the fourth variant of the device 2 according to the invention.
  • the first embodiment of the method according to the invention comprises a supply (step 11, 12, 13 or 14 of FIG. 5), by the sensor 3 (flowmeter or a pressure or speed sensor) positioned in or in communication with the intake distributor 4, of a measurement which depends on the mass flow rate of air Qmair circulating in the intake distributor 4, the intake distributor 4 conveying the air into the engine 6.
  • the sensor 3 flowmeter or a pressure or speed sensor
  • the measurement from sensor 3 (i.e. from the flowmeter or from the pressure or speed sensor) takes into account the direction of air circulation in the intake manifold 4.
  • the measurement comprises a measurement of the differential pressure Ap (t) by the sensor 33
  • the sensor 3 is positioned in the distributor intake 4
  • the method comprises forming a local pressure drop in the intake manifold 4 by means 15, and the sensor 33 measures the differential pressure Ap (t) at this local drop in pressure.
  • the measurement comprises a measurement of the volume flow q (t) by the sensor 3 which comprises the volume flow meter,
  • the measurement comprises a measurement of the speed V of the air in the distributor 4 by the sensor 3 which comprises the speed sensor,
  • the senor 3 repeats its measurement at a frequency of at least 2 Hz, preferably at least 20 Hz, more preferably at least 100 Hz .
  • control unit 5 receives and analyzes the measurement from sensor 3 (flowmeter, or from the pressure sensor or from the speed sensor), and, depending on the measurement, calculates (steps 25, 26, 34, 27 , 30, 31) command 17.
  • the control unit repeats the calculation of command 17 at a frequency of at least 2Hz, preferably at least 20Hz, more preferably at least 100Hz.
  • step 25 and 26 of FIG. 5 we have: a supply of an air temperature in the distributor by the air temperature sensor 8 positioned in or in communication with the intake distributor 4, the control unit 5 taking into account this temperature of the 'air at least for the calculation of the command 17, o a supply of a static pressure of the air in the distributor by the static pressure sensor 9 positioned in or in communication with the intake distributor 4, the unit control 5 taking into account this static pressure at least for the calculation of the command 17, o the unit 5 which calculates as explained previously in the description of the device 2: q (t) by solving the differential equation previously described
  • ⁇ qm (t) as a function of p (T) and q (t) in the third variant (step 34 of FIG. 5), we have: a supply of an air temperature in the distributor by the air temperature sensor 8 positioned in or in communication with the intake distributor 4, the control unit 5 taking into account this temperature of the 'air at least for the calculation of the command 17, o a supply of a static pressure of the air in the distributor by the static pressure sensor 9 positioned in or in communication with the intake distributor 4, the unit control 5 taking into account this static pressure at least for the calculation of the command 17, o the unit 5 which calculates as explained previously in the description of the device 2:
  • the sensor 3 directly measures qm (t).
  • the control unit 5 repeats the calculation of this mass flow rate q m (t) at a frequency of at least 2 Hz, preferably at least 20 Hz, more preferably at least 100 Hz.
  • the first embodiment of the method according to the invention comprises a supply (step 29 of FIG. 5), by the temperature sensor 10, of the engine temperature, the control unit 5 taking at least take this engine temperature into account when calculating command 17.
  • control unit 5 receives and analyzes the measurement coming from the sensor 3 (ie from the flowmeter or from the pressure or speed sensor), and, depending on the measurement, calculates the command 17 so as to control the injection. by injector 7:
  • step 30 of FIG. 5 which depends on the measurement, according to the equation for Ti already described in the description of the device 2, and
  • the injection start instant is calculated by the control unit 5 so as to correspond to a time when a maximum air flow Qmair occurs in the distributor 4 plus or minus a percentage, less than or equal to 30%, preferably less than or equal to 15%, of a period of the engine cycle.
  • the calculation of the command 17 by the control unit 5 does not include the use of an engine map or of a correspondence table.
  • the calculation of the command 17 by the control unit 5 comprises a resolution of at least one equation by software and / or electronic calculation means 5.
  • the unit 5 sends the command 17 to the injector 7 (step 32 of FIG. 5) and thus controls the injection, by the injector 7 of fuel, of a quantity of fuel into the engine 6 which depends on the measure.
  • the control for example for controlling the injector and / or for controlling the injection by the injector (start time of injection and / or duration of injection). activation of the injector), is arranged so as not to take into account a position of a state of a crankshaft mechanically connected to the movement of at least one piston or of another moving part in the engine.
  • the position of a crankshaft condition may include an angle and / or an angular position of the crankshaft and / or a rotation of said crankshaft.

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Abstract

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

Description

DESCRIPTION
TITRE : Dispositif d'injection de carburant, moteur et procédé associé. Domaine technique
La présente invention concerne un dispositif d'injection pour moteur thermique. Elle concerne aussi un système moteur équipé d'un tel dispositif et un procédé mis en œuvre par un tel dispositif.
Un tel dispositif permet à un utilisateur d'améliorer l'injection de carburant dans un moteur. Le domaine de l'invention est plus particulièrement celui des moteurs thermiques à combustion interne.
Etat de la technique antérieure
On connaît des dispositifs selon l'état de l'art d'injection de carburant dans un moteur.
Ces dispositifs s'appuient sur la cinématique du moteur (par exemple la position du vilebrequin) et qui n'est qu'une conséquence de la réaction de combustion, sur le principe couramment utilisé des cartographies moteur, i.e. de tableaux de valeurs utilisés qui donnent pour quelques points de fonctionnement la durée d'ouverture des injecteurs, le début d'injection et l'avance à l'allumage.
Ce type de dispositif selon l'état de l'art a les inconvénients suivants :
- il ne fournit pas des données optimales quel que soit l'environnement (conditions météorologiques, altitude, etc.), et/ou
- il ne prend pas en compte la dispersion de fabrication des organes concernés, des disparités cycliques du moteur, des tolérances d'usinage, et/ou des dispersions entre les différents cylindres d'un même moteur, et/ou
- il ne prend pas en compte le vieillissement mécanique du moteur, et/ou
- il ne garantit pas nécessairement un ratio du mélange comburant/carburant optimal, qui peut donc être amélioré, et/ou
- il ne garantit pas nécessairement une homogénéité du mélange comburant/carburant optimal, qui peut donc être améliorée. Le but de la présente invention est de résoudre au moins un ou plusieurs de ces inconvénients.
Exposé de l'invention Cet objectif est atteint avec un dispositif d'injection pour moteur thermique, comprenant :
- un débitmètre ou un capteur de pression ou de vitesse agencé pour être positionné dans ou en communication avec un répartiteur d'admission et agencé et/ou programmé pour fournir une mesure qui dépend d'un débit d'air circulant dans le répartiteur d'admission,
- une unité de contrôle agencée et/ou programmée pour commander une injection de carburant, caractérisé en ce que l'unité de contrôle est agencée et/ou programmée pour recevoir et analyser la mesure issue du débitmètre, ou du capteur de pression ou du capteur de vitesse, et, en fonction de la mesure, calculer une commande agencée pour commander un injecteur de carburant de manière à commander l'injection d'une quantité de carburant qui dépend de la mesure.
L'unité de contrôle est de préférence agencée et/ou programmée pour recevoir et analyser la mesure issue du débitmètre ou du capteur de pression ou de vitesse, et, en fonction de la mesure, calculer la commande agencée pour commander l'injection par l'injecteur pendant une durée d'activation de l'injecteur qui dépend de la mesure.
La commande, par exemple pour commander l'injecteur et/ou pour commander l'injection par l'injecteur (instant de début d'injection et/ou durée d'activation de l'injecteur), peut être agencée pour ne pas prendre en compte une position d'un état de vilebrequin relié mécaniquement au mouvement d'au moins un piston dans le moteur ou d'une autre pièce en mouvement dans le moteur. La position d'un état de vilebrequin peut comprendre un angle et/ou une position angulaire du vilebrequin et/ou une rotation dudit vilebrequin.
L'unité de contrôle est de préférence agencée et/ou programmée pour recevoir et analyser la mesure issue du débitmètre ou du capteur de pression ou de vitesse, et, en fonction de la mesure, calculer la commande agencée pour commander l'injection par l'injecteur à partir d'un instant de début d'injection qui dépend de la mesure.
L'unité de contrôle est de préférence agencée et/ou programmée pour calculer l'instant de début d'injection de sorte que cet instant correspond à un moment où intervient dans le répartiteur un débit d'air maximum plus ou moins un pourcentage, inférieur ou égal à 30%, de préférence inférieur ou égal à 15%, d'une période du cycle moteur.
L'unité de contrôle est de préférence agencée et/ou programmée pour calculer un régime moteur en fonction de la mesure issue du débitmètre ou du capteur de pression ou de vitesse.
L'unité de contrôle est de préférence agencée et/ou programmée pour calculer le débit massique d'air circulant dans le répartiteur d'admission en fonction de la mesure issue du débitmètre ou du capteur de pression ou de vitesse. Le débitmètre peut comprendre un débitmètre massique.
L'unité de contrôle est de préférence agencée et/ou programmée pour que le calcul de la commande ne comprend pas d'utilisation d'une cartographie moteur ou d'une table de correspondance et/ou comprend une résolution d'au moins une équation par des moyens de calcul logiciels et/ou électroniques.
Le débitmètre ou le capteur de pression ou de vitesse est de préférence agencé et/ou programmé pour répéter sa mesure à une fréquence (selon le cycle moteur) d'au moins 2Hz (par exemple pour un moteur 4 temps monocylindre), de préférence d'au moins 20Hz, de manière plus préférentielle d'au moins 100 Hz (par exemple pour un moteur 2 temps bicylindre).
L'unité de contrôle est de préférence agencée et/ou programmée pour répéter le calcul de la commande à une fréquence (selon le cycle moteur) d'au moins 2Hz (par exemple pour un moteur 4 temps monocylindre), de préférence d'au moins 20Hz, de manière plus préférentielle d'au moins 100 Hz (par exemple pour un moteur 2 temps bicylindre).
Le dispositif peut comprendre :
- un capteur de température de l'air agencé pour fournir une température de l'air dans le répartiteur et agencé pour être positionné dans ou en communication avec le répartiteur d'admission, l'unité de contrôle étant agencée et/ou programmée pour prendre en compte cette température de l'air au moins pour le calcul de la commande, et/ou
- un capteur de pression statique agencé pour fournir une pression statique de l'air dans le répartiteur et agencé pour être positionné dans ou en communication avec le répartiteur d'admission, l'unité de contrôle étant agencée et/ou programmée pour prendre en compte cette pression statique au moins pour le calcul de la commande.
Le dispositif peut comprendre un capteur de température agencé pour mesurer une température du moteur, l'unité de contrôle étant agencée et/ou programmée pour prendre en compte cette température du moteur au moins pour le calcul de la commande.
La mesure issue du débitmètre ou du capteur de pression ou de vitesse est de préférence agencée pour tenir compte du sens de circulation de l'air dans le répartiteur d'admission. Le dispositif selon l'invention peut comprendre l'injecteur de carburant.
Le dispositif selon l'invention peut comprendre le répartiteur d'admission. Le débitmètre ou le capteur de pression ou de vitesse est de préférence positionné dans le répartiteur d'admission. Le dispositif selon l'invention peut comprendre des moyens agencés pour former une baisse locale de pression dans le répartiteur d'admission, et en ce que le débitmètre ou le capteur de pression ou de vitesse est agencé pour faire sa mesure au niveau de cette baisse locale de pression. Suivant encore un autre aspect de l'invention, il est proposé un système comprenant :
- un dispositif selon l'invention,
- un moteur, le répartiteur d'admission du dispositif selon l'invention étant le répartiteur d'admission dudit moteur et étant agencé pour acheminer l'air dans le moteur, l'injecteur de carburant étant agencé pour injecter du carburant dans ledit moteur ou dans le répartiteur d'admission.
Suivant encore un autre aspect de l'invention, il est proposé un procédé d'injection pour moteur thermique, comprenant : - b -
- une fourniture, par un débitmètre ou un capteur de pression ou de vitesse positionné dans ou en communication avec un répartiteur d'admission, d'une mesure qui dépend d'un débit d'air circulant dans le répartiteur d'admission, le répartiteur d'admission acheminant l'air dans un moteur, - une commande, par une unité de contrôle, d'une injection de carburant dans le moteur, caractérisé en ce que l'unité de contrôle reçoit et analyse la mesure issue du débitmètre, ou du capteur de pression ou du capteur de vitesse, et, en fonction de la mesure, calcule une commande qui commande l'injection, par un injecteur de carburant, d'une quantité de carburant qui dépend de la mesure.
De préférence, l'unité de contrôle reçoit et analyse la mesure issue du débitmètre ou du capteur de pression ou de vitesse, et, en fonction de la mesure, calcule la commande de manière à commander l'injection par l'injecteur pendant une durée d'activation de l'injecteur qui dépend de la mesure.
De préférence, la commande, par exemple pour commander l'injecteur et/ou pour commander l'injection par l'injecteur (instant de début d'injection et/ou durée d'activation de l'injecteur), ne prend pas en compte une position d'un état de vilebrequin relié mécaniquement au mouvement d'au moins un piston dans le moteur ou d'une autre pièce en mouvement dans le moteur. La position d'un état de vilebrequin peut comprendre un angle et/ou une position angulaire du vilebrequin et/ou une rotation dudit vilebrequin.
De préférence, l'unité de contrôle reçoit et analyse la mesure issue du débitmètre ou du capteur de pression ou de vitesse, et, en fonction de la mesure, calcule la commande de manière à commander l'injection par l'injecteur à partir d'un instant de début d'injection qui dépend de la mesure. De préférence, l'instant de début d'injection est calculé par l'unité de contrôle de manière à correspondre à un moment où intervient dans le répartiteur un débit d'air maximum plus ou moins un pourcentage, inférieur ou égal à 30%, de préférence inférieur ou égal à 15%, d'une période du cycle moteur. De préférence, l'unité de contrôle calcule un régime moteur en fonction de la mesure issue du débitmètre ou du capteur de pression ou de vitesse.
De préférence, l'unité de contrôle calcule le débit massique d'air circulant dans le répartiteur d'admission en fonction de la mesure issue du débitmètre ou du capteur de pression ou de vitesse.
De préférence, le débitmètre comprend un débitmètre massique.
De préférence, le calcul de la commande par l'unité de contrôle ne comprend pas d'utilisation d'une cartographie moteur ou d'une table de correspondance et/ou comprend une résolution d'au moins une équation par des moyens de calcul logiciels et/ou électroniques.
De préférence, le débitmètre ou le capteur de pression ou de vitesse répète sa mesure à une fréquence (selon le cycle moteur) d'au moins 2Hz (par exemple pour un moteur 4 temps monocylindre), de préférence d'au moins 20Hz, de manière plus préférentielle d'au moins 100 Hz (par exemple pour un moteur 2 temps bicylindre) et/ou en ce que l'unité de contrôle répète le calcul de la commande à une fréquence (selon le cycle moteur) d'au moins 2Hz (par exemple pour un moteur 4 temps monocylindre), de préférence d'au moins 20Hz, de manière plus préférentielle d'au moins 100 Hz (par exemple pour un moteur 2 temps bicylindre). De préférence, le procédé selon l'invention comprend :
- une fourniture d'une température de l'air dans le répartiteur par un capteur de température de l'air positionné dans ou en communication avec le répartiteur d'admission, l'unité de contrôle prenant en compte cette température de l'air au moins pour le calcul de la commande, et/ou - une fourniture d'une pression statique de l'air dans le répartiteur par un capteur de pression statique positionné dans ou en communication avec le répartiteur d'admission, l'unité de contrôle prenant en compte cette pression statique au moins pour le calcul de la commande.
De préférence, le procédé selon l'invention comprend une fourniture, par un capteur de température, d'une température du moteur, l'unité de contrôle prenant en compte cette température du moteur au moins pour le calcul de la commande.
De préférence, la mesure issue du débitmètre ou du capteur de pression ou de vitesse tient compte du sens de circulation de l'air dans le répartiteur d'admission. De préférence, le débitmètre ou le capteur de pression ou de vitesse est positionné dans le répartiteur d'admission, et en ce qu'il comprend une formation d'une baisse locale de pression dans le répartiteur d'admission, et en ce que le débitmètre ou le capteur de pression ou de vitesse fait sa mesure au niveau de cette baisse locale de pression.
Description des figures et modes de réalisation
D'autres avantages et particularités de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de mises en œuvre et de modes de réalisation nullement limitatifs, et des dessins annexés suivants :
[Fig. 1] la figure 1 illustre un premier mode de réalisation de système 1 selon l'invention (qui est un mode de réalisation préféré) comprenant un premier mode de réalisation de dispositif 2 selon l'invention, [Fig. 2] la figure 2 illustre une première variante de capteur 3 pour le premier mode de réalisation de système 1 selon l'invention,
[Fig. 3] la figure 3 illustre une courbe de débit massique d'air Qmair dans le répartiteur 4 du système 1 en fonction du temps t pour plusieurs cycles du moteur 6, permettant à l'unité 5 du système 1 de déterminer une période de cycle moteur,
[Fig. 4] la figure 4 illustre cette même courbe de débit massique d'air Qmair en fonction du temps t pour plusieurs cycles du moteur 6, permettant à l'unité 5 du système 1 de déterminer un instant de début d'injection de carburant dans le moteur 6 du système 1, [Fig. 5] la figure 5 illustre un premier mode de réalisation de procédé selon l'invention, qui est un mode de réalisation préféré, et qui est déclinable notamment sous la forme de quatre variantes illustrées.
Ces modes de réalisation étant nullement limitatifs, on pourra notamment considérer des variantes de l'invention ne comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites ou illustrées par la suite isolées des autres caractéristiques décrites ou illustrées (même si cette sélection est isolée au sein d'une phrase comprenant ces autres caractéristiques), si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure. Cette — o — sélection comprend au moins une caractéristique de préférence fonctionnelle sans détails structurels, et/ou avec seulement une partie des détails structurels si cette partie uniquement est suffisante pour conférer un avantage technique ou à différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure.
On va tout d'abord décrire, en référence aux figures 1 à 5, un premier mode de réalisation de système 1 selon l'invention comprenant un dispositif 2 selon l'invention et mettant en œuvre un premier mode de réalisation de procédé selon l'invention.
Le dispositif 1 d'injection pour moteur thermique 6, comprend :
- un capteur 3, comprenant un débitmètre (de préférence massique) ou un capteur de pression (de préférence de pression différentielle) ou de vitesse, et agencé pour être positionné dans ou en communication avec un répartiteur d'admission 4 et agencé et/ou programmé pour fournir « en temps réel » une mesure ou un signal 16 qui dépend d'un débit massique d'air (noté par la suite indifféremment q(t) ou Qmair) circulant dans le répartiteur d'admission 4, - une unité de contrôle 5 agencée et/ou programmée pour commander une injection, par un injecteur de carburant 7, de carburant dans le répartiteur d'admission 4 et/ou dans le moteur 6.
L'entrée d'air 19 dans le répartiteur 4 est située en amont du capteur 3. Par « air », on entend de manière générale tout comburant sous forme gazeuse, comprenant de préférence du dioxygène.
Le moteur 6 ne fait pas partie du dispositif 2, mais fait partie du système
1.
Le moteur 6 est un moteur thermique d'automobile, de moto, de véhicule récréatif, de machine agricole, de tracteur, de tondeuse, de motopompe, de tronçonneuse, d'outillage de jardin ou de bricolage, de groupe électrogène, de moteur auxiliaire (sur trolleybus, auto-bétonnière, grue, etc.) etc. l'invention concernant toutes les applications des moteurs thermiques, typiquement essence ou diesel. - y —
Par la suite, on considérera (notamment dans le cas des résultats expérimentaux des figures 3 et 4), l'exemple où le moteur 6 est un moteur Honda monocylindre 4T GX35 avec :
- vitesse de rotation N= 5500 tr/mn - pleine charge moteur
- puissance lkW à 7000 tr/min, 1,6 Nm à 5500tr/min.
Le dispositif 2 peut comprend l'injecteur de carburant 7 ou être juste agencé pour être raccordé à l'injecteur 7 faisant partie du système 1.
Par la suite, on considérera (notamment dans le cas des résultats expérimentaux des figures 3 et 4), l'exemple où l'injecteur 7 est un injecteur essence EFIJ-128 ayant un débit Qstat=20g/min à 1,5 bar.
Le dispositif 2 peut comprendre le répartiteur d'admission 4 ou être juste agencé pour être raccordé au répartiteur 4 faisant partie du système 1. Dans le système 1 ou dans le dispositif 2 si le dispositif 2 comprend le répartiteur 4, le capteur 3 (i.e le débitmètre ou le capteur de pression (de préférence différentielle) ou de vitesse) est positionné dans le répartiteur d'admission 4.
Par la suite, on considérera (notamment dans le cas des résultats expérimentaux des figures 3 et 4), l'exemple où le répartiteur 4 est un tuyau en alliage d'aluminium ayant un diamètre intérieur de 11 mm.
Chacun des moyens du dispositif 2 et du système 1 selon l'invention sont des moyens techniques.
L'unité 5 comprend au moins un ordinateur, une unité centrale ou de calcul, un circuit électronique analogique (de préférence dédié), un circuit électronique numérique (de préférence dédié), et/ou un microprocesseur (de préférence dédié), et/ou des moyens logiciels.
L'unité de contrôle 5 est agencée et/ou programmée pour recevoir et analyser la mesure issue du capteur 3 (plus précisément du débitmètre, ou du capteur de pression (de préférence différentielle) ou du capteur de vitesse), et, en fonction de la mesure, calculer « en temps réel » une commande 17 (étape 32 de la figure 5) agencée pour commander l'injection dans le moteur 6 par l'injecteur 7 d'une quantité spécifique de carburant qui dépend de la mesure.
Pour cela, l'unité de contrôle 5 est agencée et/ou programmée pour recevoir et analyser la mesure issue du capteur 3 (du débitmètre ou du capteur de pression (de préférence différentielle) ou de vitesse), et, en fonction de la mesure, calculer la commande 17 agencée pour commander l'injection par l'injecteur :
- pendant une durée d'activation Ti de l'injecteur qui dépend de la mesure, et
- à partir d'un instant de début d'injection qui dépend de la mesure.
La commande 17 comprend la durée d'activation Ti.
L'unité 5 est agencée et/ou programmée pour calculer la durée d'activation Ti.
La commande 17 comprend l'instant de début d'injection.
L'unité 5 est agencée et/ou programmée pour calculer l'instant de début d'injection.
L'unité de contrôle 5 est agencée et/ou programmée pour calculer (étape 27 de la figure 5) le débit massique d'air circulant dans le répartiteur d'admission 4 en fonction de la mesure issue du capteur 3 (plus précisément du débitmètre, ou du capteur de pression (de préférence de pression différentielle) ou du capteur de vitesse).
L'unité de contrôle 5 est agencée et/ou programmée pour calculer, en fonction de la mesure issue du capteur 3, un régime moteur (typiquement sous la forme du débit massique d'air Qmair en fonction du temps tel qu'illustré en figures 3 et 4).
La mesure issue du capteur 3 (du débitmètre ou du capteur de pression (de préférence différentielle) ou de vitesse) est agencée pour tenir compte ou dépendre du sens de circulation de l'air dans le répartiteur d'admission 4, comme illustré sur les figures 3 et 4 qui illustrent des valeurs positives (circulation d'air du répartiteur 4 vers le moteur 6) et négatives (circulation d'air du répartiteur 4 vers l'entrée 19) du débit.
Le dispositif 2 comprend un capteur 10 de température agencé pour mesurer une température du moteur, l'unité de contrôle 5 prenant en compte cette température du moteur pour au moins un ou chacun de ses calculs, plus exactement au moins pour le calcul de la commande 17, plus exactement au moins pour le calcul de la durée Ti.
Plus le moteur 6 monte en température, moins la combustion génère de fraction imbrûlée. Il est donc important de réduire la quantité de carburant injectée en fonction de l'augmentation de température du moteur afin que le dosage du mélange tende vers l'optimum (stœchiométrie). La réduction de la quantité de carburant est obtenue par la réduction du temps d'injection (l'injecteur 7 fonctionne en mode « tout ou rien », ce dernier ayant un débit fixe).
La mesure de la température moteur (étape 29 de la figure 5) peut se faire par une mesure directe avec un capteur vissé sur le carter (Option possible).
Le calcul de la durée d'injection Ti (étape 30 de la figure 5) est réalisé selon la formule :
[Math. 1]
Avec :
Ti: durée d'injection
F: richesse cible du mélange, qui est sans unité, de préférence égale à 1, et qui est:
* le rapport entre la masse de carburant admise dans le moteur 6 et la masse d'air admise dans le moteur 6
* multiplié par le pouvoir comburivore Ye
F est typiquement mesuré par une sonde de richesse ou un analyseur de gaz sur le collecteur d'échappement du moteur 6. Les moyens 5 sont donc agencés pour mémoriser une valeur par défaut de F ou de préférence agencés pour recevoir une information relative à la valeur de F (typiquement en provenance de la sonde de richesse ou de l'analyseur de gaz)
Qstat : débit massique statique de l'injecteur 7. Les moyens 5 sont agencés pour mémoriser une valeur de Qstat. a : facteur de correction lié à la température du moteur, typiquement égal à 1 si aucune correction n'est apportée. Dans la phase de démarrage à froid du moteur (« starter »), le temps d'injection Ti peut être multiplié par un facteur a compris entre 10 et 100 par rapport à une phase d'utilisation normale. On a typiquement a(T) est une fonction affine avec a=40 à 0°C, a = l à 90°C. La valeur de a en fonction de la température du moteur peut être calibrée en fonction du moteur 6 et donc mémorisée dans l'unité 5.
Ye: pouvoir comburivore du carburant, qui est la masse d'air en kg, nécessaire à la combustion complète et stoechiométrique de 1 kg de carburant considéré, dans les conditions normales (0°C et 1013 mbar). Par exemple pour un super sans plomb du commerce on a Y5=15,1. La valeur du pouvoir comburivore peut être calibrée en fonction du carburant associé au moteur 6 et donc mémorisée dans l'unité 5.
Mair : masse d'air admise dans le moteur avec :
[Math. 2] b. Qmair
Mair = -
( Nmoteur . c ) et avec :
Mair : masse d'air admise dans le moteur Qmair : débit massique d'air mesuré
Nmoteur: vitesse de rotation du moteur, déterminée par l'unité 5. Typiquement on a Nmoteur=(60.b) /(AT.c). Dans l'exemple de la Figure 3, on détermine Nmoteur en fonction de DT et on a Nmoteur=6000tr/mn b : 1 si moteur 2 temps ; 2 si moteur 4 temps c : nombre de cylindres du moteur 6 alimenté par le répartiteur 4
Ainsi l'unité 5 est agencée pour déterminer Nmoteur la vitesse de rotation du moteur 6 ou DT la période de rotation du moteur, et pour prendre en compte Nmoteur ou DT dans le calcul de Ti.
Le capteur 3 (plus précisément le débitmètre, ou le capteur de pression (de préférence différentielle) ou le capteur de vitesse) est agencé et/ou programmé pour fournir sa mesure « en temps réel », i.e. pour répéter sa mesure à une fréquence d'au moins 2Hz, de préférence d'au moins 20Hz, de manière plus préférentielle d'au moins 100 Hz.
L'unité de contrôle 5 est agencée et/ou programmée pour calculer la commande 17 « en temps réel » i.e. pour répéter au moins un ou chaque calcul (au moins de la commande 17) à une fréquence d'au moins 2Hz, de préférence d'au moins 20Hz, de manière plus préférentielle d'au moins 100 Hz.
Par la suite, on considérera (notamment dans le cas des résultats expérimentaux des figures 3 et 4), l'exemple où cette fréquence d'échantillonnage (mesure par le capteur 3 et calcul de la commande 17 par l'unité 5) est de 10kHz.
L'instant de début d'injection calculé par l'unité 5 (étape 31 de la figure 5) correspond à un moment où intervient dans le répartiteur 4 un débit massique Qmair maximum plus ou moins un pourcentage (typiquement, inférieur ou égal à 30%, de préférence inférieur ou égal à 15%, de préférence égal à 0% ; ce pourcentage est à optimiser avec des essais de routine après essais en fonction de la mesure des polluants émis par le moteur 6) d'une période DT du cycle moteur. Une injection autour du maximum de débit permet d'injecter le carburant dans un flux d'air circulant à sa vitesse maximum. A cette vitesse maximum est associée un taux de turbulence élevé garant d'une homogénéisation air /carburant optimale.
Cet instant de début d'injection est déterminé de la manière suivante.
La figure 3 expose, une méthode de détermination du régime moteur. L'unité 5 mesure le temps DT entre deux franchissements d'un seuil haut 21 du débit Qmair en montant à condition d'être préalablement passé par un seuil bas 20 (premier franchissement du seuil haut 21 après franchissement du seuil bas 20). Cette durée DT correspond à la période temporelle du régime moteur, et peut évoluer avec le temps.
La figure 4 met en évidence la mode de détermination de l'instant de début d'injection. DT représente la période du cycle moteur déterminée selon la méthode indiquée en référence à la Figure 3. L'instant 24 de début d'injection d'un cycle moteur du moteur 6 est obtenu en fonction :
- de l'instant 22 du maximum du débit Qmair mesuré au cycle précédent et
- de la période 23 DT du cycle moteur mesuré au cycle précédent plus exactement en additionnant :
- l'instant 22 du maximum du débit Qmair mesuré au cycle précédent et
- la période 23 DT du cycle moteur mesuré au cycle précédent.
Ce calcul de phasage de l'injection assure une homogénéisation du mélange air/carburant. Ainsi, un moteur 6 même vieillissant ou fonctionnant dans un environnement dégradé conservera un rendement optimisé et des émissions polluantes limitées.
Selon la variante considérée : i) le capteur 3 comprend dans une première variante (étape 11 de la figure 5, et variante utilisée le cas des résultats expérimentaux des figures 3 et 4) illustrée sur la figure 2, un capteur 33 de pression différentielle Ap(t) en fonction du temps t. Le capteur 3 est de préférence un capteur tel que décrit dans la demande WO 2005/080924 et/ou WO 2009/118290, ou autre. Dans cette description, on illustre le cas où le capteur 3 est un capteur fabriqué par Firstsensor, modèle HCL par exemple HCL 0025. Le capteur 3 est typiquement agencé pour mesurer une pression différentielle Ap(t) sur une gamme d'au moins ± 2500 Pa avec une erreur maximale de 0,25 % de la pleine échelle.
Le dispositif 2 comprend des moyens 15 (typiquement un diaphragme ou une grille) agencés pour former une baisse locale de pression dans le répartiteur d'admission 4, et le capteur 3 (i.e. le débitmètre ou le capteur de pression différentielle 33) est agencé pour faire sa mesure au niveau de cette baisse locale de pression, c'est-à-dire pour mesurer la différence de pression entre l'amont et l'aval des moyens 15 le long de la circulation d'air de l'entrée 19 vers l'injecteur 7. Par la suite, on considérera (notamment dans le cas des résultats expérimentaux des figures 3 et 4), l'exemple où les moyens 15 comprennent comme organe déprimogène une grille inox au pas de 2mm, et 0,3mm d'épaisseur de fil.
Le dispositif 2 comprend :
- un capteur de température de l'air 8 (comprenant typiquement un thermocouple ou une thermistance) agencé pour mesurer la température de l'air dans le répartiteur 4 et agencé pour être positionné dans ou en communication avec le répartiteur d'admission4 , l'unité de contrôle 5 étant agencée et/ou programmée pour prendre en compte cette température d'air pour au moins un ou chacun de ses calculs, plus exactement au moins pour le calcul de la commande 17, plus exactement au moins pour le calcul du débit massique qm(t)=Qrnair servant à calculer la durée Ti et/ou
- un capteur de pression statique 9 (comprenant typiquement un capteur de pression statique relative HMAM 100 B ± 10000 Pa) agencé pour mesurer une pression statique (i.e. non différentielle) de l'air dans le répartiteur 4 et agencé pour être positionné dans ou en communication avec le répartiteur d'admission 4, l'unité de contrôle 5 étant agencée et/ou programmée pour prendre en compte cette pression statique pour au moins un ou chacun de ses calculs, plus exactement au moins pour le calcul de la commande 17, plus exactement au moins pour le calcul du débit massique qm(t)=Qrnair servant à calculer la durée Ti. La mesure de la température de l'air et de la pression statique (étape 28 de la figure 5) sert à calculer la masse volumique de l'air dans le répartiteur. La connaissance de cette masse volumique sert à passer du débit volumique au débit massique. Cette grandeur évolue lentement, sa fréquence de mesure peut être de l'ordre de quelques hertz.
L'unité 5 est agencée et/ou programmée pour calculer le débit massique qm(t) par résolution d'une équation différentielle qui dépend de la pression différentielle Ap(t) mesurée.
Plus précisément, l'unité 5 est agencée et/ou programmée : - pour calculer (sur le principe de la demande WO 2005/080924 et/ou WO 2009/118290) le débit volumique q(t) par résolution d'une équation différentielle qui dépend de la pression différentielle Ap(t) mesurée (étape 25 de la figure 5):
[Math. 3] dq(t)/dt + a{ q(t)) = b c âp(t);
Avec : q(t) représente le débit volumique calculé dq(t)/dt représente la dérivée par rapport au temps de q(t) a(q(t)) représente une fonction dépendant de la géométrie du système 1, du fluide et du débit q(t) obtenue par étalonnage ou calibrage en fonction du moteur 6 et mémorisé dans les moyens 5, ou dans le cas particulier d'un venturi : o(q(t)) = B*q(t)|q(t)|/A S étant la section du Venturi : Si=S(xi) la section à l'abscisse xl d'entrée dans le Venturi et S2=S(x2) la section à l'abscisse x2 au col du Venturi avec :
[Math. 4] b représente un coefficient fonction de la géométrie du système 1 et du fluide, obtenu par étalonnage ou calibrage en fonction du moteur 6 et mémorisé dans les moyens 5, ou dans le cas particulier d'un venturi égal à : b= 1/ (A.p)
Ap(t) est la pression différentielle mesurée
- pour calculer (sur le principe de la demande WO 2005/080924 et/ou WO 2009/118290) la masse volumique de l'air p(Tair,Pstat) dans le répartiteur 4 à partir des mesures de la température Tair de l'air et de la pression statique Pstat des capteurs 8 et 9, selon la formule suivante : p(Tair, Pstat) = (pref. Pstat.Tref)/(Pref.Tair) avec par exemple : pref =1,293 g/l
Tref =273,15 K
Pref = 1,01315.105 Pa
- puis pour calculer (sur le principe de la demande WO 2005/080924 et/ou WO 2009/118290) le débit massique qm(t) de l'air dans le répartiteur 4 à partir de p(T) et q(t) (étape 26 de la figure 5): [Math. 6] qm(t) = p (T) x q(t) ii) le capteur 3 comprend dans une deuxième variante (étape 12 de la figure 5), un débitmètre volumique mesurant le débit volumique q(t) de l'air dans le répartiteur 4 en fonction du temps t, par exemple de type débitmètre à ultrasons.
Le dispositif 2 comprend alors :
- un capteur de température de l'air 8 (comprenant typiquement un thermocouple ou une thermistance) agencé pour être positionné dans ou en communication avec le répartiteur d'admission, l'unité de contrôle prenant en compte cette température d'air pour au moins un ou chacun de ses calculs comme pour la variante précédente, et/ou
- un capteur de pression statique 9 (comprenant typiquement un capteur de pression statique relative HMAM 100 B ± 10000 Pa) agencé pour être positionné dans ou en communication avec le répartiteur d'admission 4, l'unité de contrôle 5 prenant en compte cette pression statique pour au moins un ou chacun de ses calculs comme pour la variante précédente.
La mesure de la température de l'air et de la pression statique (étape 28 de la figure 5) sert à calculer la masse volumique de l'air. La connaissance de cette masse volumique sert à passer du débit volumique au débit massique. Cette grandeur évolue lentement, sa fréquence de mesure peut être de l'ordre de quelques hertz.
L'unité 5 est agencée et/ou programmée :
- pour calculer (sur le principe de la demande WO 2005/080924 et/ou WO 2009/118290) la masse volumique de l'air p(Tair,Pstat) dans le répartiteur 4 à partir des mesures de la température de l'air Tair et de la pression statique Pstat des capteurs 8 et 9, selon la formule suivante : p(Tair, Pstat) = (pref. Pstat. Tref)/(Pref. Tair) avec par exemple : pref =1,293 g/l Tref =273,15 K Pref = 1,01315.105 Pa
- puis pour calculer (sur le principe de la demande WO 2005/080924 et/ou WO 2009/118290) le débit massique qm(t) de l'air dans le répartiteur 4 à partir de p(T) et q(t) (étape 34 de la figure 5): [Math. 7] qm(t) = p (T) x q(t) iii) le capteur 3 comprend dans une troisième variante (étape 13 de la figure 5), un capteur de vitesse mesurant la vitesse débitante de l'air dans le répartiteur 4 (qui est une moyenne V de la vitesse l'air dans une section du répartiteur 4), par exemple de type anémomètre ou film chaud.
Le dispositif 2 comprend alors :
- un capteur de température de l'air 8 (comprenant typiquement un thermocouple ou une thermistance) agencé pour être positionné dans ou en communication avec le répartiteur d'admission 4, l'unité de contrôle 5 prenant en compte cette température d'air pour au moins un ou chacun de ses calculs comme pour la variante précédente, et/ou
- un capteur de pression statique 9 (comprenant typiquement un capteur de pression statique relative HMAM 100 B ± 10000 Pa ) agencé pour être positionné dans ou en communication avec le répartiteur d'admission 4, l'unité de contrôle 5 prenant en compte cette pression statique pour au moins un ou chacun de ses calculs comme pour la variante précédente.
La mesure de la température de l'air et de la pression statique (étape 28 de la figure 5) sert à calculer la masse volumique de l'air. La connaissance de cette masse volumique sert à passer du débit volumique au débit massique. Cette grandeur évolue lentement, sa fréquence de mesure peut être de l'ordre de quelques hertz.
L'unité 5 est agencée et/ou programmée :
- pour calculer, à partir de la vitesse débitante F, le débit volumique q(t) de l'air dans le répartiteur selon la formule :
[Math. 8] q{t) = V.S avec S la section du répartiteur à l'endroit où est mesurée F,
- pour calculer (sur le principe de la demande WO 2005/080924 et/ou WO 2009/118290) la masse volumique de l'air p((Tair,Pstat)) dans le répartiteur 4 à partir des mesures de la température de l'air Tair (en Kelvin) et de la pression statique Pstat des capteurs 8 et 9, selon la formule suivante : p(Tair, Pstat) = (pref. Pstat. Tref)/(Pref. Tair) avec par exemple : pref =1,293 g/l
Tref =273,15 K
Pref = 1,01315.105 Pa
- puis pour calculer (sur le principe de la demande WO 2005/080924 et/ou WO 2009/118290) le débit massique qm(t) de l'air dans le répartiteur 4 à partir de p(T) et q(t) (étape 34 de la figure 5): [Math. 9] iv) le capteur 3 comprend dans une quatrième variante (étape 14 de la figure 5), un débitmètre massique, par exemple de type Coriolis ou thermique, permettant de mesurer directement le débit qm(t)=Qrnair en fonction du temps.
On remarque que, selon chacune des quatre variantes de l'invention, chaque calcul par l'unité de contrôle 5, en particulier le calcul de la commande 17, ne comprend pas d'utilisation d'une cartographie moteur ou d'une table de correspondance.
On remarque que, selon chacune des quatre variantes de l'invention, chaque calcul par l'unité de contrôle 5, en particulier le calcul de la commande 17, comprend une résolution d'au moins une équation (plus exactement d'une équation différentielle dans la première variante décrite ci-dessus ou au minimum d'une équation algébrique pour les autres variantes) par des moyens de calcul logiciels et/ou électroniques.
Le calcul de la durée d'injection Ti par l'unité 5 résulte, dans tous les cas, de la résolution d'une équation algébrique.
On remarque ainsi que par un tel calcul « en temps réel » l'invention optimise le ratio du mélange comburant/carburant en tenant compte des disparités cycliques du moteur 6, des tolérance d'usinage, du vieillissement du moteur, des dispersions entre les différents cylindres d'un même moteur, de l'environnement (conditions météorologiques, altitude, etc.), etc.
Le dispositif 2 permet de contrôler l'injection du carburant en s'appuyant sur la physique de combustion et non pas sur la cinématique du moteur 6, par un moyen 3 de mesure de débit massique instantané « en temps réel » et un code de calcul intégré dans l'unité 5.
Le dispositif 2 tient compte de la quantité d'air réellement admise dans le moteur 6 pour piloter l'injection de carburant.
La mesure « temps réel » de la quantité d'air disponible garantit un mélange comburant/carburant optimale. Cette mesure tient compte du débit d'air alimentant effectivement le moteur 6. Elle reste pertinente en suivant l'évolution du moteur tout au long de son cycle de vie (vieillissement, usure, etc.)
La masse d'air entrante par le répartiteur 4 est mesurée en temps réel ce qui permet de piloter la masse de carburant exacte à injecter dans chaque cylindre à chaque cycle. Le débitmètre ou capteur 3 envoi à l'unité 5 le signal 16 représentatif du débit massique instantané d'air entrant dans le moteur 6. A partir de cette information, l'unité 5 détermine la quantité de carburant à injecter par l'injecteur 7 pour atteindre une richesse cible de mélange. L'unité 5 pilote alors par le signal 17 l'instant de début d'injection ainsi que la durée d'activation de l'injecteur 7. Le phasage de cette injection se trouve pilotée grâce à la connaissance en temps réel du débit d'air Qmair et non par une calibration mécanique initiale telle qu'elle est proposée dans l'état de l'art. L'optimisation de ce paramètre de phasage (i.e. l'instant de début d'injection de carburant pour chaque cycle) a une incidence directe sur la stœchiométrie et l'homogénéité du mélange et par suite sur la formation des polluants. Les dispersions cycliques, grâce à cette stratégie, sont aussi sensiblement atténuées ce qui conduit à un fonctionnement sensiblement plus réguliers et silencieux. C'est une injection séquentielle durable.
Le dispositif 2 permet de faire l'économie de tout autre capteur complémentaire.
Le dispositif 2 peut être rapidement implanté, sans aucun capteur complémentaire (le capteur 10 étant optionnel).
Le système 1 comprend :
- le moteur 6, et
- pour chaque cylindre du moteur ou pour chaque groupe de cylindres du moteur (typiquement de c cylindres):
• un dispositif 2 tel que précédemment décrit et associé à ce cylindre ou groupe de cylindre,
• un répartiteur d'admission 4, qui peut être celui de ce dispositif 2 ou qui peut faire partie du système 1 indépendamment de ce dispositif 2, et qui est agencé pour acheminer l'air dans le moteur 6 (plus exactement dans ce cylindre ou groupe de cylindres dudit moteur 6),
• un injecteur de carburant 7, qui peut être celui de ce dispositif 2 ou qui peut faire partie du système 1 indépendamment de ce dispositif 2, et qui est agencé pour injecter du carburant dans ledit moteur 6 (plus exactement dans ce cylindre ou groupe de cylindres dudit moteur 6) ou dans le répartiteur d'admission 4. Le système d'injection 1 est dit « séquentiel » s'il comprend un injecteur par cylindre (c = 1). Chaque cylindre est alors piloté par un réglage indépendant. Ce cas est aussi appelé « injection cylindre par cylindre ».
Un papillon de charge 18 est disposé dans le répartiteur 4 entre le capteur 3 et l'injecteur 7.
La figure 5 illustre différentes étapes du premier mode de réalisation de procédé selon l'invention mis en œuvre par le système 1. La première variante du premier mode de réalisation de procédé selon l'invention est mise en œuvre par le système 1 comprenant la première variante de dispositif 2 selon l'invention.
La deuxième variante du premier mode de réalisation de procédé selon l'invention est mise en œuvre par le système 1 comprenant la deuxième variante de dispositif 2 selon l'invention.
La troisième variante du premier mode de réalisation de procédé selon l'invention est mise en œuvre par le système 1 comprenant la troisième variante de dispositif 2 selon l'invention.
La quatrième variante du premier mode de réalisation de procédé selon l'invention est mise en œuvre par le système 1 comprenant la quatrième variante de dispositif 2 selon l'invention.
Le premier mode de réalisation de procédé selon l'invention comprend une fourniture (étape 11, 12, 13 ou 14 de la figure 5), par le capteur 3 (débitmètre ou un capteur de pression ou de vitesse) positionné dans ou en communication avec le répartiteur d'admission 4, d'une mesure qui dépend du débit massique d'air Qmair circulant dans le répartiteur d'admission 4, le répartiteur d'admission 4 acheminant l'air dans le moteur 6.
La mesure issue du capteur 3 (i.e. du débitmètre ou du capteur de pression ou de vitesse) tient compte du sens de circulation de l'air dans le répartiteur d'admission 4.
Selon la variante considérée du premier mode de réalisation de procédé selon l'invention :
- dans la première variante (étape 11 de la figure 5), la mesure comprend une mesure de la pression différentielle Ap(t) par le capteur 33, le capteur 3 est positionné dans le répartiteur d'admission 4 , le procédé comprend une formation d'une baisse locale de pression dans le répartiteur d'admission 4 par les moyens 15, et le capteur 33 fait sa mesure de pression différentielle Ap(t) au niveau de cette baisse locale de pression.
- dans la deuxième variante (étape 12 de la figure 5), la mesure comprend une mesure de débit volumique q(t) par le capteur 3 qui comprend le débitmètre volumique,
- dans la troisième variante (étape 13 de la figure 5), la mesure comprend une mesure de la vitesse V de l'air dans le répartiteur 4 par le capteur 3 qui comprend le capteur de vitesse,
- dans la quatrième variante (étape 14 de la figure 5), la mesure comprend une mesure de débit massique qm(t)=Qrnair par le capteur 3 qui comprend le débitmètre massique.
Dans toutes ces variantes, le capteur 3 (le débitmètre ou le capteur de pression ou de vitesse) répète sa mesure à une fréquence d'au moins 2Hz, de préférence d'au moins 20Hz, de manière plus préférentielle d'au moins 100 Hz.
Ensuite, l'unité de contrôle 5 reçoit et analyse la mesure issue du capteur 3 (débitmètre, ou du capteur de pression ou du capteur de vitesse), et, en fonction de la mesure, calcule (étapes 25, 26, 34, 27, 30, 31) la commande 17.
L'unité de contrôle répète le calcul de la commande 17 à une fréquence d'au moins 2Hz, de préférence d'au moins 20Hz, de manière plus préférentielle d'au moins 100 Hz.
Pour le calcul de cette commande 17, tout d'abord l'unité de contrôle 5 calcule le débit massique d'air qm(t)=Qrnair circulant dans le répartiteur d'admission 4 en fonction de la mesure issue du capteur 3 (débitmètre ou du capteur de pression ou de vitesse). L'unité de contrôle 5 répète le calcul de ce débit massique qm(t)=Qrnair à une fréquence d'au moins 2Hz, de préférence d'au moins 20Hz, de manière plus préférentielle d'au moins 100 Hz.
Selon la variante considérée du premier mode de réalisation de procédé selon l'invention :
- dans la première variante (étapes 25 et 26 de la figure 5), on a : o une fourniture d'une température de l'air dans le répartiteur par le capteur de température de l'air 8 positionné dans ou en communication avec le répartiteur d'admission 4, l'unité de contrôle 5 prenant en compte cette température de l'air au moins pour le calcul de la commande 17, o une fourniture d'une pression statique de l'air dans le répartiteur par le capteur de pression statique 9 positionné dans ou en communication avec le répartiteur d'admission 4, l'unité de contrôle 5 prenant en compte cette pression statique au moins pour le calcul de la commande 17, o l'unité 5 qui calcule comme expliqué précédemment dans la description du dispositif 2 : q(t) par résolution de l'équation différentielle précédemment décrite
■ p(T) en fonction de la température de l'air et de la pression statique
■ qm(t) en fonction de p(T) et q(t) dans la deuxième variante (étape 34 de la figure 5), on a : o une fourniture d'une température de l'air dans le répartiteur par le capteur de température de l'air 8 positionné dans ou en communication avec le répartiteur d'admission 4, l'unité de contrôle 5 prenant en compte cette température de l'air au moins pour le calcul de la commande 17, o une fourniture d'une pression statique de l'air dans le répartiteur par le capteur de pression statique 9 positionné dans ou en communication avec le répartiteur d'admission 4, l'unité de contrôle 5 prenant en compte cette pression statique au moins pour le calcul de la commande 17, o l'unité 5 qui calcule comme expliqué précédemment dans la description du dispositif 2 :
■ p(T) en fonction de la température de l'air et de la pression statique
■ qm(t) en fonction de p(T) et q(t) dans la troisième variante (étape 34 de la figure 5), on a : o une fourniture d'une température de l'air dans le répartiteur par le capteur de température de l'air 8 positionné dans ou en communication avec le répartiteur d'admission 4, l'unité de contrôle 5 prenant en compte cette température de l'air au moins pour le calcul de la commande 17, o une fourniture d'une pression statique de l'air dans le répartiteur par le capteur de pression statique 9 positionné dans ou en communication avec le répartiteur d'admission 4, l'unité de contrôle 5 prenant en compte cette pression statique au moins pour le calcul de la commande 17, o l'unité 5 qui calcule comme expliqué précédemment dans la description du dispositif 2 :
■ q(t) en fonction de la vitesse mesurée V comme expliqué précédemment dans la description du dispositif 2
■ p(T) en fonction de la température de l'air et de la pression statique
■ qm(t) en fonction de p(T) et q(t)
- dans la quatrième variante (étape 14 de la figure 5), le capteur 3 mesure directement qm(t).
L'unité de contrôle 5 répète le calcul de ce débit massique qm(t) à une fréquence d'au moins 2Hz, de préférence d'au moins 20Hz, de manière plus préférentielle d'au moins 100 Hz.
Ensuite, pour toutes la variantes, l'unité de contrôle 5 calcule (étape 27 de la figure 5) un régime moteur (typiquement sous la forme du débit massique d'air Qmair= qm(t) en fonction du temps tel qu'illustré en figures 3 et 4) en fonction de la mesure issue du capteur 3 (i.e. du débitmètre ou du capteur de pression ou de vitesse). Il met à jour ce régime moteur (typiquement sous la forme du débit massique d'air Qmair= qm(t) en fonction du temps tel qu'illustré en figures 3 et 4) à une fréquence d'au moins 2Hz, de préférence d'au moins 20Hz, de manière plus préférentielle d'au moins 100 Hz.
En outre, le premier mode de réalisation de procédé selon l'invention comprend une fourniture (étape 29 de la figure 5), par le capteur de température 10, de la température du moteur, l'unité de contrôle 5 prenant en compte cette température du moteur au moins pour le calcul de la commande 17.
Ensuite, l'unité de contrôle 5 reçoit et analyse la mesure issue du capteur 3 (i.e. du débitmètre ou du capteur de pression ou de vitesse), et, en fonction de la mesure, calcule la commande 17 de manière à commander l'injection par l'injecteur 7:
- pendant une durée d'activation Ti de l'injecteur 7 (étape 30 de la figure 5) qui dépend de la mesure, selon l'équation de Ti déjà décrite dans la description du dispositif 2, et
- à partir de l'instant de début d'injection (étape 31 de la figure 5) qui dépend de la mesure. L'instant de début d'injection est calculé par l'unité de contrôle 5 de manière à correspondre à un moment où intervient dans le répartiteur 4 un débit d'air Qmair maximum plus ou moins un pourcentage, inférieur ou égal à 30%, de préférence inférieur ou égal à 15%, d'une période du cycle moteur.
Le calcul de la commande 17 par l'unité de contrôle 5 ne comprend pas d'utilisation d'une cartographie moteur ou d'une table de correspondance.
Le calcul de la commande 17 par l'unité de contrôle 5 comprend une résolution d'au moins une équation par des moyens 5 de calcul logiciels et/ou électroniques.
L'unité 5 envoie la commande 17 à l'injecteur 7 (étape 32 de la figure 5) et commande ainsi l'injection, par l'injecteur 7 de carburant, d'une quantité de carburant dans le moteur 6 qui dépend de la mesure.
On note que, dans l'ensemble des modes de réalisation précédemment décrits, la commande, par exemple pour commander l'injecteur et/ou pour commander l'injection par l'injecteur (instant de début d'injection et/ou durée d'activation de l'injecteur), est agencée pour ne pas prendre en compte une position d'un état d'un vilebrequin relié mécaniquement au mouvement d'au moins un piston ou d'une autre pièce en mouvement dans le moteur. La position d'un état de vilebrequin peut comprendre un angle et/ou une position angulaire du vilebrequin et/ou une rotation dudit vilebrequin. Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention.
Bien entendu, les différentes caractéristiques, formes, variantes et modes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif (2) d'injection pour moteur thermique (6), comprenant :
- un débitmètre ou un capteur de pression ou de vitesse (3) agencé pour être positionné dans ou en communication avec un répartiteur d'admission (4) et agencé et/ou programmé pour fournir une mesure (16) qui dépend d'un débit d'air (Qmair) circulant dans le répartiteur d'admission,
- une unité de contrôle (5) agencée et/ou programmée pour commander une injection de carburant, caractérisé en ce que l'unité de contrôle est agencée et/ou programmée pour recevoir et analyser la mesure issue du débitmètre, ou du capteur de pression ou du capteur de vitesse, et, en fonction de la mesure, :
- calculer une commande (17) agencée pour commander un injecteur de carburant (7) de manière à commander l'injection d'une quantité de carburant qui dépend de la mesure, et
- calculer la commande agencée pour commander l'injection par l'injecteur à partir d'un instant de début d'injection qui dépend de la mesure.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'unité de contrôle est agencée et/ou programmée pour calculer l'instant de début d'injection de sorte que cet instant correspond à un moment où intervient dans le répartiteur un débit d'air maximum plus ou moins un pourcentage, inférieur ou égal à 15%, d'une période du cycle moteur.
3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la commande est agencée pour ne pas prendre en compte une position d'un état de vilebrequin relié mécaniquement au mouvement d'au moins un piston dans le moteur.
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'unité de contrôle est agencée et/ou programmée pour recevoir et analyser la mesure issue du débitmètre ou du capteur de pression ou de vitesse, et, en fonction de la mesure, calculer la commande agencée pour commander l'injection par l'injecteur pendant une durée d'activation de l'injecteur qui dépend de la mesure.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'unité de contrôle est agencée et/ou programmée pour calculer un régime moteur en fonction de la mesure issue du débitmètre ou du capteur de pression ou de vitesse.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'unité de contrôle est agencée et/ou programmée pour calculer le débit massique d'air circulant dans le répartiteur d'admission en fonction de la mesure issue du débitmètre ou du capteur de pression ou de vitesse.
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le débitmètre comprend un débitmètre massique.
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'unité de contrôle est agencée et/ou programmée pour que le calcul de la commande ne comprend pas d'utilisation d'une cartographie moteur ou d'une table de correspondance et/ou comprend une résolution d'au moins une équation par des moyens de calcul logiciels et/ou électroniques.
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le débitmètre ou le capteur de pression ou de vitesse est agencé et/ou programmé pour répéter sa mesure à une fréquence d'au moins 100 Hz et/ou en ce que l'unité de contrôle est agencée et/ou programmée pour répéter le calcul de la commande à une fréquence d'au moins 100 Hz.
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif comprend :
- un capteur (8) de température de l'air agencé pour fournir une température de l'air dans le répartiteur et agencé pour être positionné dans ou en communication avec le répartiteur d'admission, l'unité de contrôle étant agencée et/ou programmée pour prendre en compte cette température de l'air au moins pour le calcul de la commande, et/ou
- un capteur (9) de pression statique agencé pour fournir une pression statique de l'air dans le répartiteur et agencé pour être positionné dans ou en communication avec le répartiteur d'admission, l'unité de contrôle étant agencée et/ou programmée pour prendre en compte cette pression statique au moins pour le calcul de la commande.
11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif comprend un capteur (10) de température agencé pour mesurer une température du moteur, l'unité de contrôle étant agencée et/ou programmée pour prendre en compte cette température du moteur au moins pour le calcul de la commande.
12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la mesure issue du débitmètre ou du capteur de pression ou de vitesse est agencée pour tenir compte du sens de circulation de l'air dans le répartiteur d'admission.
13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend l'injecteur de carburant.
14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend le répartiteur d'admission, et en ce que le débitmètre ou le capteur de pression ou de vitesse est positionné dans le répartiteur d'admission.
15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (15) agencés pour former une baisse locale de pression dans le répartiteur d'admission, et en ce que le débitmètre ou le capteur de pression ou de vitesse est agencé pour faire sa mesure au niveau de cette baisse locale de pression.
16. Système (1) comprenant :
- un dispositif selon la revendication 14 ou 15 considérée comme dépendante de la revendication 13,
- un moteur, le répartiteur d'admission du dispositif selon la revendication 14 ou 15 considérée comme dépendante de la revendication 13 étant le répartiteur d'admission dudit moteur et étant agencé pour acheminer l'air dans le moteur, l'injecteur de carburant étant agencé pour injecter du carburant dans ledit moteur ou dans le répartiteur d'admission.
17. Procédé d'injection pour moteur thermique, comprenant :
- une fourniture (11, 12, 13, 14), par un débitmètre ou un capteur de pression ou de vitesse (3) positionné dans ou en communication avec un répartiteur d'admission (4), d'une mesure (16) qui dépend d'un débit d'air (Qmair) circulant dans le répartiteur d'admission, le répartiteur d'admission acheminant l'air dans un moteur (6),
- une commande (32), par une unité de contrôle (5), d'une injection de carburant dans le moteur, caractérisé en ce que l'unité de contrôle (5) reçoit et analyse la mesure (16) issue du débitmètre, ou du capteur de pression ou du capteur de vitesse (3), et, en fonction de la mesure, :
- calcule (25, 26, 34, 27, 30, 31) une commande (17) qui commande l'injection, par un injecteur de carburant (7), d'une quantité de carburant qui dépend de la mesure, et
- calcule la commande de manière à commander l'injection par l'injecteur à partir d'un instant de début d'injection qui dépend de la mesure.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1119493A (fr) * 1978-07-21 1982-03-09 Mamoru Fujieda Systeme d'injection de carburant pour moteurs a combustion interne
JPS56129730A (en) * 1980-03-18 1981-10-12 Nissan Motor Co Ltd Fuel injection controlling system for internal combustion engine
FR2866424B1 (fr) 2004-02-16 2006-12-08 Univ Poitiers Debitmetre instationnaire
FR2929399B1 (fr) 2008-03-28 2010-04-30 Centre Nat Rech Scient Debimetre instationnaire temps reel
FR2944059B1 (fr) * 2009-04-02 2017-06-23 Renault Sas Procede et systeme de correction d'une mesure de debit d'air admis dans un moteur a combustion interne
JP5968771B2 (ja) * 2012-12-07 2016-08-10 日立オートモティブシステムズ株式会社 内燃機関の燃料噴射制御装置
JP7067003B2 (ja) * 2017-09-25 2022-05-16 三菱自動車工業株式会社 エンジンの制御装置

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