Brevet FR2690204A1 — publié le 19931022

PROCEDE D'ALIMENTATION EN CARBURANT POUR MOTEUR A COMBUSTION INTERNE La présente invention concerne un procédé d'alimentation en carburant pour un moteur à combustion interne multicylindre destiné à équiper notamment un véhicule automobile. Elle concerne plus particulièrement un procédé d'alimentation en carburant pour un moteur à allumage commandé, pourvu à d'un système d'injection multipoint à commande électronique. Les normes relatives à la pollution et la consommation des moteurs à combustion interne équipant les véhicules automobiles et plus particulièrement des moteurs à allumage commandé, se sévérisent chaque jour davantage dans l'ensemble des pays industrialisés. L'industrie automobile et donc occupée à trouver des solutions techniques pour répondre à ces obligations et ce, sans trop pénaliser ni les performances des moteurs ni leur prix de revient. Il est connu que lors des fonctionnements au ralenti ou aux très faibles charges, la stabilité des combustions, dans un moteur à combustion interne à allumage commandé, est fortement dégradée. En effet, dans ces conditions de fonctionnement, les faibles pressions régnant dans le collecteur d'admission ont pour effet d'augmenter excessivement le taux des gaz brûlés résiduels et donc de dégrader les conditions d'inflammabilité au moment de l'allumage. Un certain nombre de dispositifs ont été développés pour réduire les émissions de polluants des moteurs à allumage commandé dans les plages de fonctionnement à très faibles charges. On peut notamment citer les systèmes de distribution variables permettant d'adapter au mieux la durée d'ouverture et/ou de levée des soupapes, en fonction des conditions de fonctionnement du moteur. On peut également citer les nombreux dispositifs de mise hors service d'un ou plusieurs cylindres en fonction des conditions de fonctionnement du moteur, ce qui permet alors d'augmenter la charge des cylindres restant actifs. Il en est ainsi du mécanisme de déconnexion de la commande d'une soupape d'un moteur à combustion interne décrit dans la demande de brevet français nO FR-A-2.535.390. f Ces différentes solutions, distribution variable ou déconnexion d'un ou plusieurs cylindres, permettent de réduire dans des proportions plus ou moins importantes l'émission de polluants au ralenti et/ou aux faibles charges, mais elles ont pour inconvénient de nécessiter l'équipement du moteur en systèmes mécaniques complexes à mettre en oeuvre et relativement onéreux. Le but de l'invention est de proposer un système qui permette tout à la fois de réduire la pollution des moteurs à allumage commandé au ralenti et aux faibles charges et, de pallier aux inconvénients précités puisque ce système ne nécessite aucun dispositif supplémentaire de mise en oeuvre. Le procédé d'alimentation en carburant selon l'invention concerne un moteur à combustion interne à plusieurs cylindres, le moteur étant du type comportant un système électronique de commande de l'injection pilotant séquentiellement un injecteur de carburant par cylindre. Ce procédé permet d'actionner séparément chacun des injecteurs à tour de rôle suivant un ordre d'actionnement prédéterminé. Selon l'invention, le procédé est caractérisé en ce que l'ordre d'actionnement des injecteurs n'est pas constant mais évolue suivant les valeurs prises par un ou plusieurs paramètres caractéristiques du fonctionnement du moteur. II Selon une autre caractéristique du procédé objet de l'invention, pour les fonctionnements du moteur au ralenti ou aux faibles charges l'actionnement des injecteurs est opéré selon un premier ordre prédéterminé et pour toutes les autres conditions de fonctionnement du moteur l'actionnement des injecteurs est opéré selon un second ordre prédéterminé distinct dudit premier ordre. Selon une autre caractéristique du procédé objet de l'invention, le premier ordre d'actionnement des injecteurs, correspondant au fonctionnement du moteur aux faibles charges, prévoit de manière périodique le non-actionnement d'au moins un injecteur pendant au moins un cycle moteur. Selon une autre caractéristique du procédé objet de l'invention, le premier ordre d'actionnement des injecteurs, correspondant aux fonctionnements du moteur aux faibles charges, prévoit alternativement le non-actionnement de chacun des injecteurs pendant au moins un cycle moteur. Selon une autre caractéristique du procédé objet de l'invention, le non-actionnement d'un injecteur donné est limité à un cycle moteur. Selon une autre caractéristique du procédé objet de l'invention, le non-actionnement d'un injecteur n'est opéré qu'après un cycle complet moteur pendant lequel l'ensemble des injecteurs ont été à tour de rôle actionnés. t Selon une autre caractéristique du procédé objet de l'invention, le premier ordre d'actionnement des injecteurs prévoit le nonactionnement de plus d'un injecteur sur un cycle moteur. Selon un mode de réalisation de l'invention, le procédé concerne plus particulièrement un moteur à quatre temps et quatre cylindres en ligne dont l'ordre d'allumage des cylindres est 1-3-4-2, le premier ordre d'actionnement des injecteurs est alors 1-3-4-2-(1)-3-4-2-1-(3)-4-2-1-3-(4)-2-1-3-(2) les numéros entre parenthèses indiquant l'injecteur non actionné tandis que le second ordre d'actionnement des injecteurs est 1-3-4-2. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le procédé concerne plus particulièrement un moteur à quatre temps et quatre cylindres en ligne dont l'ordre d'allumage des cylindres est 1-3-4-2, le premier ordre d'actionnement des injecteurs est alors 1-3-(4)-2-1-(3)-4-2-(1)-3-4-(2) les numéros entre parenthèses indiquant l'injecteur non actionné tandis que le second ordre d'actionnement des injecteurs est 1-3-4-2. On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d'après Ba description donnée ci-après de modes de réalisation de l'invention appliqués à un moteur à quatre temps et à quatre cylindres, ces modes de réalisation étant donnés à titre d'exemples non limitatifs, en se référant au dessin annexé, dans lequel la figure 1 est un schéma structurel d'un dispositif électronique de contrôle moteur pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention ; les figures 2 et 3 sont des chronogrammes d'injection caractéristiques du procédé selon l'invention. La figure 1 présente donc un système électronique de commande de l'injection, encore appelé système de contrôle moteur, équipant un moteur à combustion interne à quatre temps, à quatre cylindres en ligne et à injection séquentielle ; ce système électronique de commande de l'injection mettant en oeuvre le procédé d'alimentation en carburant selon la présente invention. Le système électronique de commande (7) comprend un calculateur comportant une CPU, une mémoire vive (RAM), une mémoire morte (ROM), des convertisseurs analogique-numérique (A/D), et différentes interfaces d'entrées et de sorties. Ce système de commande de l'injection (7) reçoit un certain nombre de signaux d'entrée fournissant la valeur des paramètres influant sur la détermination du temps d'injection (régime, charge, pression collecteur, température d'eau, position pédale d'accélérateur, etc.) et des signaux d'entrée, issus notamment d'un capteur (9) coopérant avec une cible dentée (3) solidaire du vilebrequin, permettant le repérage des cylindres dans le cycle moteur pour permettre le phasage des injections. Le système électronique de commande de l'injection commande alors, à partir de ces différentes informations et selon des stratégies ou procédés d'actionnement mis en place dans la CPU, le débit des électro-injecteurs (5) en contrôlant le début de l'injection ou phase et la durée d'ouverture de ces derniers, déterminant ainsi un débit précis de carburant pour chaque injecteur. Le mode d'actionnement des injecteurs (5) étant séquentiel, ceux-ci sont donc classiquement actionnés à tour de rôle par le système électronique (7) dans un ordre ou selon une séquence prédéterminée, en relation avec l'ordre des passages au Point Mort Haut admission ou explosion suivant la stratégie de commande adoptée, soit pour le moteur considéré : 1-3-4-2 (en utilisant la normalisation par laquelle l'ordre de combustion est compté à partir du cylindre le plus proche du volant moteur). Conformément à ce qui précède, la mise en oeuvre de l'invention va maintenant être expliquée. Il s'agit plus précisément d'adapter l'ordre d'actionnement des différents injecteurs au fonctionnement du moteur. Pour ce faire le fonctionnement du moteur est segmenté en deux domaines distincts : le ralenti et les faibles charges d'une part, les autres cas de charges d'autres part. A chacun de ces domaines de fonctionnement correspond un ordre prédéterminé d'actionnement des injecteurs (5). Concernant le fonctionnement au ralenti ou aux faibles charges, l'ordre d'actionnement prévoit de manière périodique le non-actionnement d'au moins un injecteur sur au moins un cycle moteur. Ce non-actionnement sélectif a pour effet de mettre hors service le cylindre correspondant, ce qui permet alors d'augmenter classiquement la charge des cylindres restant actifs. La déconnexion alternative permet d'engendrer une bonne stabilité du fonctionnement du moteur. Concernant le fonctionnement dans les autres conditions de charge (moyennes ou élevées), l'ordre d'actionnement, référencé ON, est alors l'ordre naturel produit par le système de commande de l'injection, à savoir : 1-3-4-2. L'ordre d'actionnement adapté au fonctionnement au ralenti ou aux faibles charges est précisé conformément aux figures 2 et 3 qui présentent deux motifs d'injection, référencés respectivement OA et OB. Conformément aux motifs présentés, les deux ordres d'actionnement prévoient le non-actionnement alternativement de chacun des injecteurs (5) pendant un cycle moteur. i L'ordre d'actionnement OA, présenté figure 2, est plus précisément défini par la séquence suivante 1-3-4-2-(1)-3-4-2-1-(3)-4-2-1-3-(4)-2-1-3-4-(2) oû les numéros entre parenthèses indiquent l'injecteur non actionné. L'ordre d'actionnement OA est donc défini sur cinq cycles moteurs (ou dix tours vilebrequin). Selon cet ordre le non-actionnement d'un injecteur n'est opéré qu'après une plage pendant laquelle tous les injecteurs (5) sont actionnés. L'ordre d'actionnement OB, présenté figure 3, est plus précisément défini par la séquence suivante 1-3-(4 > -2-1-(3)-4-2-(1)-3-4-(2) oh les numéros entre parenthèses indiquent l'injecteur non actionné. L'ordre d'actionnement OB est quant à lui défini sur trois cycles moteurs (ou six tours vilebrequin). Selon cet ordre chaque cycle moteur voit le non-actionnement de un ou deux injecteurs. Le changement de l'ordre d'actionnement des injecteurs (5) en fonction de la charge du moteur est directement inclus sous forme d'un logiciel de commande dans la CPU du calculateur. L'action du logiciel consiste notamment à filtrer les signaux de commande à destination des différents injecteurs pour produire l'ordre d'actionnement désiré. Ainsi lors des phases de fonctionnement au ralenti ou aux faibles charges (ces phases repérés par exemple à partir de l'information papillon des gaz), les signaux produits par le système électronique à destination des injecteurs (5) sont filtrés reproduisant l'ordre d'actionnement prédéterminé (OA ou OB selon les type du moteur) choisi. Lors d'un fonctionnement à plus forte charges, le filtrage est supprimé et l'ordre d'actionnement des injecteurs (5) devient l'ordre classique ON : 1-3-4-2. Lorsque le régime diminue, le filtrage se remet en place et l'ordre d'actionnement redevient OA ou OB selon le cas. Ainsi grâce au - procédé objet de l'invention, la déconnexion alternative de la combustion sur chacun des cylindres permet d'augmenter la charge globale du moteur et donc d'améliorer le rendement de combustion et de réduire la pollution émise. Elle permet également d'améliorer la stabilité de fonctionnement du moteur et par conséquent permet de réduire le régime de ralenti La présente invention, opérant une déconnexion des cylindres sans modification de la distribution, présente l'avantage d'utiliser, lors des phases de fonctionnement au ralenti ou aux faibles charges, les cylindres alternativement non alimentés en carburant comme des pompes a air pour alimenter en air frais la ligne d'échappement et favoriser ainsi une post-combustion des gaz d'échappement en provenance des autres cylindres et/ou l'amorçage des catalyseurs. , Par ailleurs l'invention présente l'avantage supplémentaire de pouvoir être mise en oeuvre par un système d'injection électronique multipoint séquentielle d'un type conventionnel, simplement en modifiant les stratégies d'injection implantées dans la CPU mais sans nécessiter de composants supplémentaires, du fait de l'absence d'entrée ou de sortie supplémentaires. I1 en résulte que le coût de mise en oeuvre de l'invention est peu élevé. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. Ainsi le paramètre (ou les paramètres) caractéristique du fonctionnement du moteur qui est choisi pour piloter le changement de l'ordre d'actionnement des injecteurs peut être pris autre que la charge comme par exemple le régime de rotation, ou encore coupler, sous la forme d'une cartographie, l'information charge avec une ou plusieurs autres informations moteur et notamment l'information régime de rotation. Ainsi le choix de l'ordre d'actionnement des injecteurs (5) spécifique du fonctionnement du moteur au ralenti ou aux faibles charges n'est ps limité aux deux seuls exemples OA et OB décrits cet dessus. La mise en évidence de la permutation la mieux adaptée à un moteur donné passant par des expérimentations au banc d'essai. Ainsi on peut prévoir non pas deux ordres distinct d'actionnement pour un même moteur, par exemple OA et ON, mais trois ou quatre, en segmentant plus finement le fonctionnement du moteur et en associant à chaque plage un ordre approprié. La mise en oeuvre du procédé n'est pas exclusive de son intégration au système de contrôle moteur (7) (par exemple en utilisant un dispositif spécifique agissant directement sur les injecteurs) et peut être réalisée sous diverses formes - soit avec des composants d'électronique analogique pour lesquels les sommateurs, comparateurs et autres filtres sont réalisés à l'aide d'amplificateurs opérationnels ; - soit avec des composants d'électronique numérique qui réaliseraient la fonction en logique câblée ; - soit par un algorithme de traitement du signal implanté sous forme d d'un module logiciel composant d'un système logiciel de contrôle moteur faisant fonctionner le microcontrôleur d'un calculateur électronique. - soit encore, par une puce spécifique (custom) dont les ressources matériel et logiciel auront été optimisées pour réaliser les fonctions objet de l'invention : puce microprogrammable ou non, encapsulée séparément ou bien tout ou partie d'un coprocesseur implanté dans un microcontrôleur ou microprocesseur etc. De même l'invention comprend tous les équivalents techniques appliqués à un moteur à combustion interne quelque soit le carburant utilisé diesel ou essence ou encore, le nombre de ses cylindres. REVENDICATIONS Fl] Procédé d'alimentation en carburant pour un moteur à combustion interne à plusieurs cylindres (1), ledit moteur étant du type comportant un système électronique (7) de commande de l'injection pilotant séquentiellement un injecteur de carburant (5) par cylindre, par lequel chacun desdits injecteurs (5) est actionné à tour de rôle suivant un ordre d'actionnement prédéterminé, caractérisé en ce que ledit ordre d'actionnement desdits injecteurs (5) évolue suivant les valeurs prises par un ou plusieurs paramètres caractéristiques du fonctionnement du moteur (1). t2] Procédé d'alimentation en carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour les fonctionnements du moteur (1) au ralenti ou aux faibles charges l'actionnement des injecteurs (5;) est opéré selon un premier ordre prédétermibe (OA,OB) et en ce que pour toutes les autres conditions de fonctionnement du moteur l'actionnement des injecteurs (5) est opéré selon un second ordre prédéterminé (ON) distinct dudit premier ordre. [3] Procédé d'alimentation en carburant selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit premier ordre (OA,OB) d'actionnement des injecteurs (5), correspondant au fonctionnement du moteur (1) aux faibles charges, prévoit de manière périodique le non-actionnement d'au moins un injecteur pendant au moins un cycle moteur. [4] Procédé d'alimentation en carburant selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit premier ordre d'actionnement (OA,OB) des injecteurs (5), correspondant aux fonctionnements du moteur (1) aux faibles charges, prévoit alternativement le non-actionnement de chacun des injecteurs (5) pendant au moins un cycle moteur. [5] Procédé d'alimentation en carburant selon l'une quelconque des revendications 3 à 4, caractérisé en ce que le non-actionnement d'un injecteur ne dure qu'un cycle moteur. [6] Procédé d'alimentation en carburant selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le non-actionnement d'un injecteur n'est opéré qu'après un cycle complet moteur pendant lequel l'ensemble des injecteurs (5) ont été actionnés. [7] Procédé d'alimentation en carburant selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que ledit premier ordre d'actionnement des injecteurs (5) prévoit le nonactionnement de plus de d'un injecteur sur un cycle. [8] Procédé d'alimentation en carburant selon la revendication 2 et destiné à un moteur quatre temps quatre cylindres en ligne dont l'ordre d'allumage des cylindres est 1-3-4-2, caractérisé en ce que ledit premier ordre d'actionnement (OA) des injecteurs (5) est 1-3-4-2-(1)-3-4-2-1-(3)-4-2-1-3-(4)-2-1-3-4-(2) les numéros entre parenthèses indiquant l'injecteur non actionné et en ce que ledit second ordre d'actionnement (ON) des injecteurs (5) est 1-3-4-2. [9] Procédé d'alimentation en carburant selon la revendication 2 et destiné à un moteur quatre temps quatre cylindres en ligne dont l'ordre d'allumage des cylindres est 1-3-4-2, caractérisé en ce que ledit premier ordre d'actionnement (OB) des injecteurs (5) est 1-3-(4)-2-1-(3)-4-2-(1)-3-4-(2) les numéros entre parenthèses indiquant l'injecteur non actionné et en ce que ledit second ordre d'actionnement (ON) des injecteurs (5) est 1-3-4-2.