Brevet FR2478746A1 — publié le 19810925

La présente invention concerne un dispositif d'alimentation par injection de carburant pour moteur à combustion interne à allumage commandé. Elle s'applique plus particulièrement à l'alimentation des moteurs de propulsion de véhicules automobiles Le rendement des moteurs à combustion interne dépend essentiellement du rapport volumique de compression. Dans le cas des moteurs à allumage commandé, ce rapport de compression est limité par le phénomène de détonation qui lui-même dépend des caractéristiques d'auto-inflammation du carburant. La résistance d'un carburant à l'autoinflammation est définie par son indice d'octane. L'exigence en octane d'un moteur est l'indice d'octane minimum qui lui permet de fonctionner sans détonation dans toutes les conditions de charge et de régime. En fait, ce sont surtout les conditions de fonctionnement en pleine charge et plutôt à bas régime qui définissent l'exigence en octane d'un moteur. Dans le cas de l'application à l'automobile des moteurs à allumage commandé, les conditions d'utilisation sont très variables et la fraction du temps pendant laquelle le moteur fonctionne à pleine charge est relativement faible. La plupart du temps, les conditions d'utilisation du moteur concernent des charges partielles, notamment en marche à vide, conditions pour lesquelles les exigences en octane sont réduites. Les qualités antidétonantes du carburant qui conditionnent son mode d'elabora- tion et, par conséquent son prix, sont donc très mal utilisées. Indépendamment de l'effet des additifs antidétonants, tels que le plomb tétra-éthyle ou le plomb tétra-méthyle, l'indice d'octane d'un carburant est obtenu par un mélange adéquat d'hydrocarbures ayant eux-mêmes des indices d'octane variés. Au lieu que soient fixées.une fois pour toutes en raffinerie les caractéristiques antidétonantes d'un seul carburant, caractéristiques qui ne seront qu'occasionnellement utilisées lors du fonctionnement à pleine charge, l'invention propose un nouveau système d'alimentation qui fournit au moteur à tout moment, en fonction de ses conditions d'utilisation, un mélange adéquat de deux carburants dont l'un, à haut indice d'octane, définit le taux de compression utilisable à pleine charge et dont l'autre, à faible indice d'octane, permet tout juste le fonctionnement à faible charge. L'invention a donc pour objet un dispositif d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne à allumage commandé, comprenant un premier circuit d'alimentation composé d'un réservoir, d'une pompe de mise en compression, d'un régulateur de pression et d'au moins un injecteur, caractérisé en ce que, le réservoir dudit premier circuit contenant un carburant à haut indice d'octane, il est prévu un second aircuit d'alimentation composé d'un réservoir contenant un carburant à faible indice d'octane, d'une pompe de mise en compression, d'un régulateur de pression et d'au moins un injecteur, des moyens étant prévus pour faire varier le rapport du temps d'ouverture des injecteurs de chacun des deux circuits afin d'introduire à chaque instant dans le moteur un mélange de carburants dont l'indice d'octane résultant correspond à l'indice nécessaire pour éviter la détonation. Grâce à ce système d'alimentation, à partir d'une quantité donnée de brut à raffiner, la faible quantité relative de carburant à haut indice d'octane à élaborer donne une plus grande souplesse en raffinerie pour obtenir ce dernier. I1 est même possible d'améliorer encore cet indice par rapport au supercarburant actuel, ce qui permettrait d'augmenter le taux de compression des moteurs et de gagner, par conséquent, en rendement global. Par ailleurs, dans le carburant à faible indice d'octane, il serait possible, du fait du faible niveau nécessaire d'inclure des hydrocarbures à faibles caractéristiques antidétonantes, jusqu'à présent inutilisables ou utilisables seulement en faible quantité. D'une façon générale, l'utilisation de deux carburants libère d'un certain nombre de compromis que doit réaliser l'unique carburant actuel (tension de vapeur, courbe de distillation) avec la possibilité complémentaire d'introduire, dans l'un ou dans l'autre des carburants, des produits autres que ceux issus du pétrole ( alcool, méthanol, par exemple). Dans les dessins joints, qui illustrent la description qui suit - la Fig.1 est un schéma d'un dispositif d'alimentation selon l'invention; - la Fig.2 représente schématiquement un circuit électronique de commande du dispositif de l'invention. Comme on le voit sur la Fig.1, le dispositif d'alimentation représenté comprend deux circuits : un premier circuit est composé d'un réservoir 1, d'une pompe 2 entrainée par un moteur 3, d'un régulateur de pression4 avec conduit de retour 5 et d'un injecteur 6; un second circuit est composé d'un réservoir 7, d'une pompe 8 en trainée par le moteur 3, d'un régulateur de pression 9 avec conduit de retour 10 et d'un injecteur 11. Les injecteurs 6 et 11 débouchent dans un conduit d'alimentation 12 d'un moteur à combustion interne, non représenté, au voisinage d'un papillon des gaz 13. Le réservoir 1 contient un carburant à haut indice d'octane, tandis que le réservoir 7 contient un carburant à faible indice d'octane. Un circuit électronique de commande, représenté en E, détermine les temps d'ouverture t6 et tll des injecteurs 6 et 11 en fonction des conditions d'utilisation du moteur. La Fig.2 représente le schéma du circuit de commande E du dispositif de la Fig.l. Pour chaque condition d'utilisation du moteur, les temps t6, tll sont fixés de façon à obtenir une garantie suffisante d'absence de détonation quelles que soient les conditions et les dispersions entre moteurs d'une même série. Le circuit de la Fig.2 est du type numérique à mémoire. I1 comporte donc une mémoire 14 dans laquelle sont stockées des informations provenant de relevés effectués en laboratoire sur le type de moteur considéré. Les entrées de la mémoire 14 sont connectées par l'intermédiaire d'un registre d'adresse 15 à des détecteurs de débit d'air, de vitesse, de température 16, 17,18. Les sorties des détecteurs de débit d'air et de vitesse 16 et 17 sont en outre connectées à deux entrées d'un diviseur 19 destiné à délivrer un signal correspondant à la charge du moteur. Les sorties de la mémoire 14 sont connectées aux entrées de deux registres à décalage 20,21 qui font respectivement partie des voies de commande des injecteurs 6 et 11. La voie de commande de l'injecteur 6 comporte en outre un compteur programmable 22, un générateur d'impulsions 23 et un étage de puissance 24. De la même façon, la voie de commande de l'injecteur 11 comprend un compteur programmable 25, un générateur d'impulsions 26 et un étage de puissance 27. A titre de variante, le circuit qui vient d'être décrit peut comporter en outre comme représenté en trait interrompu sur la Fig.2, un capteur détecteur de détonation 28 connecté aux générateurs d'impulsions 23 et 26 par l'intermédiaire d'un amplificateur 29. Alors que sans le capteur détecteur de détonation (28), le circuit de la Fig.2 est un circuit de commande en boucle ouverte, grâce à l'adjonction du capteur 28, ce circuit devient un circuit de commande en régulation, c'est-à-dire en boucle fermée ou en mode asservi Les capteurs 16,17,18 permettent de constituer une adresse de mémoire qui regroupe - d'une part, le quotient établi par le diviseur 19 de l'indication de débit d'air, par la vitesse de rotation qui, comme indiqué plus haut constitue une indication de la charge du moteur; - d'autre part, l'indication de la vitesse du moteur; - éventuellement une indication de la température incorporée de manière codée dans l'adresse. Ces differentes informations, réunies dans le registre d'adresse 15 permettent d'effectuer une recherche dans la mémoire 14 pour trouver, pour chaque état de fonctionnement du moteur, une première information relative à la quantité de carburant à haut indice d'octane à injecter, c'est-à-dire à la durée d'ouverture de l'injecteur 6 et une seconde information relative à-la quantité de carburant à faible indice d'octane à injecter, c'està-dire à la durée d'ouverture de l'injecteur 11. Ces informations sont transmises respectivement aux registres à décalage 20 et 21 et actionnent les compteurs programmables 22 et 25 associés chacun à un générateur d'impulsions 23,26. Chaque générateur émet des impulsions de durée calibrée correspondant aux temps d'ouverture respectifs des injecteurs 6 et 11, ces impulsions étant amplifiées dans les étages de puissance 24 et 27 et appliquées aux organes d'actionnement des injecteurs. Lorsque le circuit de la Fig.2 comporte un capteur détecteur de détonation tel que celui représenté en trait mixte, en présence de détonation, le capteur 28 fournit un signal qui,après amplification par l'amplificateur 29 modifie les durées des signaux des générateurs d'impulsions 23 et 26 initialement programmées dans la mémoire 14, pour accroitre la quantité de carburant à haut indice d'octane et réduire la quantité de carburant à faible indice d'octane, jusqu'à disparition de l'anomalie détectée. On a supposé, dans ce qui précède, que l'injection était du type monopoint, c'est-à-dire qu'elle se fait en un point unique, situé dans le conduit d'admission, pour l'ensemble des cylindres d'un même moteur. Il va de soi qu'elle s'applique de la même façon avec une injection multipoints, c'est-à-dire une injection distincte pour chaque cylindre du moteur. Dans ce cas, il y a bien entendu un injecteur tel que 6 et un injecteur tel que 11 pour chaque cylindre. REVENDICATIONS r 1. Dispositif d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne à allumage commandé, comprenant un premier circuit d'alimentation composé d'un réservoir, d'une pompe de mise en compression, d'un régulateur de pression et d'au moins un injecteur, caractérisé en ce que le réservoir (1) dudit premier circuit contenant un carburant à haut i-ndice d'octane, il est prévu un second circuit d'alimentation composé d'un réservoir (7) contenant un carburant à faible indice d'octane, d'une pompe (8) de mise en compression, d'un régulateur de pression (9) et d'au moins un injecteur (11), des moyens (E) étant prévus pour faire varier le rapport du temps d'ouverture des injecteurs (6,11) de chacun des deux circuits afin d'introduire à chaque instant dans le moteur un mélange de carburants dont l'indice d'octane résultant correspond à l'indice nécessaire pour éviter la détonation. 2. Dispositif d'alimentation en carburant suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens pour faire varier le rapport des temps d'ouverture des injecteurs (6,11) comprennent une mémoire (14) dans laquelle sont stockées des informations relatives aux quantités de carburant à haut indice d'octane et de carburant à faible indice d'octane à injecter dans le moteur de type considéré en fonction de paramètres de fonctionnement d'un moteur de meme type relevés en laboratoire, des moyens (15,19) d'adressage de ladite mémoire (14) d'après des paramètres de fonctionnement instantanés dudit moteur fournis par des capteurs (16,17,18) et des moyens (20,22,23,24 ; 21,25,26,27) d'élaboration de signaux de durées correspondant aux temps d'ouverture (t6, t11) des injecteurs (6,11) en fonction des informations de quantités de carburant délivrées par ladite mémoire (14). 3. Dispositif d'alimentation en carburant suivant la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens d'élaboration de signaux de durées correspondant aux temps d'ouverture desdits injecteurs comprennent pour chaque injecteur (6,11) un registre à décalage (20,21) dont l'entrée est connectée à ladite mémoire (14) et dont la sortie est connectée par l'intermédiaire d'un compteur programmable (22,25) à un générateur (23,26) d'impulsions de largeur variable de commande de l'ouverture de l'injecteur (6,11) correspondant. 4. Dispositif d'alimentation en carburant suivant l'une quelconque des revendications 2 et 3, caracte- risé en ce qu'il comporte en outre un capteur détecteur de détonation (28) destiné1 en présence de détonation à modifier les temps d'ouverture desdits injecteurs (6,11) en vue d'augmenter l'indice d'octane moyen du mélange in jecté jusqu'à disparition de la détonation. 5. Dispositif d'alimentation en carburant suivant la revendication 4, caractérisé en ce que ledit capteur détecteur de détonation (28) est connecté auxdits générateurs d'impulsions (23,26).