Brevet FR2801074A1 — publié le 20010518

Etat de la technique: La présente invention concerne un procédé de mise en oeuvre d'un moteur à combustion interne notamment d'un vé- hicule automobile, selon lequel le carburant est injecté dans la chambre de combustion, pour un premier mode de fonctionne- ment pendant une phase de compression, et pour un second mode de fonctionnement pendant une phase d'aspiration, et selon lequel on commute entre les modes de fonctionnement. L'invention concerne également un moteur à com- bustion interne et un appareil de commande d'un tel moteur. De tels procédés, moteurs à combustion interne et appareils de commande sont par exemple connus selon le con- cept de l'injection directe d'essence. Selon ce principe, le carburant est injecté en mode homogène pendant la phase d'aspiration ou en mode stratifié pendant la phase de com- pression dans la chambre de combustion du moteur à combustion interne. Le mode homogène est prévu de préférence pour le fonctionnement à pleine charge du moteur à combustion interne alors que le mode stratifié convient pour le ralenti et la charge partielle. Lorsque le moteur à combustion interne est froid, il n'est pas simple de travailler en particulier en mode stratifié. Lorsque le moteur est ainsi froid, on a une aug- mentation de l'émission de matière polluante et le fonction- nement est plus irrégulier. Problèmes et avantages de l'invention: La présente invention a pour but de développer un procédé de mise en oeuvre d'un moteur à combustion interne permettant d'utiliser le mode stratifié même avec un moteur froid. A cet effet, l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que le moteur à com- bustion interne étant froid, on commande et/ou on régule l'injection dans le premier mode de fonctionnement en fonc- tion de la température. Ce problème est également résolu par un moteur à combustion interne et un appareil de commande mettant en oeu- vre ce procédé. Grâce à cette commande et/ou régulation en fonc- tion de la température, en particulier pour le démarrage à froid du moteur à combustion interne, on aura une meilleure montée en température du moteur. En particulier, la régulari- té du fonctionnement et les émissions de gaz peuvent être améliorées par cette régulation dépendante de la température. On peut également raccourcir ainsi la phase de chauffage, de sorte que le moteur à combustion interne pourra passer plus rapidement au mode de fonctionnement usuel. Selon un développement avantageux de l'invention, pour un moteur à combustion interne froid, on commande et/ou on régule la commutation dans le premier mode de fonctionne- ment en fonction de la température. Cela signifie que l'on effectue non seulement le mode stratifié en tant que tel mais que l'on y commute également en fonction de la température. Cela peut concerner l'instant de commutation de même que la transition pendant la commutation. Selon des développements avantageux de l'invention, on commande et/ou on régule l'instant d'injec- tion et/ou l'instant d'allumage en fonction de la température et/ou on commande et/ou on régule un angle d'un volet d'étranglement et/ou un coefficient de réinjection des gaz d'échappement par une soupape de réinjection des gaz d'échappement en fonction de la température. Selon d'autres développements avantageux de l'invention, on mesure la température du moteur et/ou celle de l'air aspiré et/ou celle des gaz d'échappement. Il est particulièrement important de réaliser le procédé selon l'invention sous la forme d'un élément de com- mande prévu pour un appareil de commande d'un moteur à com- bustion interne notamment d'un véhicule automobile. Un programme est mémorisé dans l'élément de commande qui est dé- roulé par un calculateur notamment un microprocesseur et con- vient pour l'exécution du procédé de l'invention. Dans ce cas, on réalise également l'invention par un programme enre- gistré dans l'élément de commande qui constitue alors de la même manière une invention que le procédé qu'il exécute. Comme élément de commande, on peut utiliser notamment un sup- port de mémoire électrique tel qu'une mémoire morte ROM ou une mémoire flash. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté schématiquement dans l'unique figure annexée qui est un schéma par blocs d'un moteur à combustion interne se- lon l'invention. Description des exemples de réalisation: L'unique figure montre un moteur à combustion in- terne 1 d'un véhicule automobile avec un piston 2 mobile en mouvement alternatif dans un cylindre 3. Le cylindre 3 com- porte une chambre de combustion 4 délimitée entre autres par le piston 2, la soupape d'admission 5 et la soupape d'échap- pement 6. Une tubulure d'aspiration 7 est reliée à la soupape d'admission 5 et une tubulure d'échappement 8 est couplée à la soupape d'échappement 6. Au niveau de la soupape d'admission 5 et de la soupape d'échappement 6, on a un injecteur 7 et une bougie d'allumage 10 débouchant dans la chambre de combustion 4. Le carburant s'injecte dans la chambre de combustion 4 par l'injecteur 9. La bougie 10 allume le carburant de la chambre de combustion 4. La tubulure d'aspiration 7 est équipée d'un volet d'étranglement 11 pivotant pour l'alimentation en air par la tubulure d'aspiration 7. La quantité d'air d'alimentation dé- pend de la position angulaire du volet d'étranglement 11. Un catalyseur 12 est placé dans le tuyau d'échappement 8 pour nettoyer les gaz d'échappement dégagés par la combustion du carburant. Le tuyau d'échappement 8 revient à la tubulure d'aspiration 7 par un tube de réinjection de gaz d'échap- pement 13. Le tube de réinjection des gaz d'échappement 13 comporte une soupape de réinjection de gaz d'échappement 14 qui permet de régler la quantité de gaz d'échappement réin- jectée dans la tubulure d'aspiration 7. Le tube de réinjec- tion de gaz 13 et la soupape de réinjection de gaz d'échap- pement 14 fournissent un système de réinjection de gaz d'échappement. Une conduite de ventilation de réservoir 16 relie le réservoir de carburant 15 à la tubulure d'aspiration 7. La conduite de ventilation de réservoir 16 comporte une soupape de ventilation de réservoir 17 permettant de régler la quan- tité de carburant réinjectée du réservoir 15 dans la tubulure d'aspiration 7. La conduite de ventilation de réservoir 16 et la soupape de ventilation de réservoir 17 constituent un sys- tème de ventilation de réservoir. Le piston 2 est mis en mouvement alternatif par la combustion du carburant dans la chambre de combustion 4; ce mouvement est transmis à un vilebrequin non représenté pour lui fournir un couple. Un appareil de commande 18 reçoit les signaux d'entrée 19 représentant les paramètres de fonctionnement du moteur à combustion interne 1 mesurés par des capteurs. Par exemple, l'appareil de commande 18 est relié à un capteur massique d'air, à un capteur Lambda, à un capteur de régime et des capteurs analogues. L'appareil de commande 18 est re- lié à un capteur de pédale d'accélérateur générant un signal indiquant la position de la pédale d'accélérateur actionnée par un conducteur et ainsi le couple demandé. L'appareil de commande 18 génère des signaux de sortie 20 permettant d'influencer par des actionneurs, le comportement du moteur à combustion interne 1. Par exemple, l'appareil de commande 18 est relié à l'injecteur 9 à la bougie 10 et au volet d'étranglement 11 et génère les signaux nécessaires à leur commande. L'appareil de commande 18 est notamment prévu pour commander et/ou réguler les paramètres de fonctionnement du moteur à combustion interne 1. A titre d'exemple, la masse de carburant injectée dans la chambre de combustion 4 par l'injecteur 9 est commandée et/ou régulée par l'appareil de commande 18 notamment pour réduire la consommation de carbu- rant au minimum et/ou réduire l'émission de matière pol- luante. Pour cela, l'appareil de commande 18 est équipé d'un microprocesseur qui mémorise dans un support de mémoire no- tamment dans une mémoire flash, un programme permettant d'assurer la commande et/ou la régulation indiquées. Le moteur à combustion interne 1 de la figure 1 peut fonctionner suivant un grand nombre de modes de fonc- tionnement. Ainsi, il est possible de faire fonctionner le moteur à combustion interne 1 en mode homogène, en mode stra- tifié, en mode homogène maigre, en mode stratifié maigre ou en des modes de fonctionnement analogues. En mode homogène, le carburant est injecté direc- tement dans la chambre de combustion 4 du moteur 1 par l'injecteur 9 dans la phase d'aspiration. Le carburant est ainsi très largement agité par turbulence jusqu'à l'allumage, ce qui donne un mélange carburant/air pratiquement homogène dans la chambre de combustion 4. Le couple à engendrer est réglé principalement par la position du volet d'étranglement 11 commandé par l'appareil de commande 14. En mode homogène, les paramètres de fonctionnement du moteur 1 sont commandés et/ou régulés pour avoir un coefficient lambda égal à un. Le mode homogène est utilisé en particulier à pleine charge. Le mode homogène maigre correspond très largement au mode homogène; mais la régulation se fait sur un coeffi- cient lambda inférieur à un. En mode stratifié, le carburant est injecté pen- dant la phase de compression par l'injecteur 9 directement dans la chambre de combustion 4 du moteur à combustion in- terne 1. Ainsi à l'allumage par la bougie 10, il n'y a pas de mélange homogène dans la chambre de combustion 4, mais une stratification du carburant. Le volet d'étranglement 11 peut être complètement ouvert indépendamment des exigences comme par exemple la réinjection des gaz d'échappement et/ou la ventilation du réservoir et le moteur à combustion interne 1 peut fonctionner sans étranglement. Le couple à fournir en mode stratifié se règle essentiellement par la masse de car- burant. Le moteur à combustion interne 1 fonctionne en mode stratifié notamment pour le ralenti ou la charge partielle. On peut commuter dans un sens ou dans l'autre, entre les différents mode de fonctionnement du moteur à com- bustion interne 1. De telles commutations sont effectuées par l'appareil de commande 18. On peut également envisager des injections multi- ples. Pour cela, pendant une phase active du piston 2, on peut faire plusieurs injections de carburant dans la chambre de combustion 3 correspondante. Ces injections peuvent se produire pendant la phase d'aspiration et/ou pendant la phase de compression. Ces injections multiples représentent en par- ticulier des états intermédiaires par lesquels on commute en- l0 tre les modes de fonctionnement décrits ci-dessus. Selon la figure, on a plusieurs capteurs de tem- pérature. Un capteur de température 22' est prévu au niveau de la tubulure d'aspiration 7 pour mesurer la température de l'air aspiré. D'autres capteurs de température 22'', 22''' sont prévus dans le tuyau d'échappement 8 pour mesurer la température des gaz d'échappement et cela en amont et en aval du catalyseur 12. Un autre capteur de température 22'''' est associé au cylindre 3 pour mesurer la température du moteur. Ce capteur de température 22'''' peut être associé à l'eau de refroidissement ou à l'huile du moteur ou de la boîte de vi- tesses pour le moteur à combustion interne 1. Par la tempéra- ture de l'eau de refroidissement ou la température de l'huile, on détermine la température du moteur. Parmi les capteurs de température décrits ci- dessus, il y en a au moins un. Le cas échéant, on peut avoir plusieurs capteurs de température ou même les avoir tous. Dans la suite, le capteur de température portera la référence 22. Lorsque le moteur à combustion interne 1 est froid, on commande et/ou on régule la commutation en mode stratifié en fonction de la température mesurée par le cap- teur de température 22. En variante ou en plus, on commande et/ou on régule le mode stratifié en tant que tel en fonction de la température mesurée par le capteur 22. On effectue une commande et/ou régulation corres- pondante dépendant de la température pour le moteur à combus- tion interne froid 1, en variante ou en plus pour d'éventuelles injections multiples existant déjà et cela notamment pour l'injection qui se produit en phase de com- pression. Pour la commande et/ou la régulation dépendant de la température du moteur à combustion interne 1, froid, on influence l'injecteur 9 et/ou l'instant d'allumage de la bou- gie 10 et/ou l'angle du volet d'étranglement 11 et/ou le taux de réinjection des gaz d'échappement par la soupape de réin- jection de gaz d'échappement 14. Pour cela, on commande et/ou on régule au moins un de ces paramètres en fonction de la température. Mais il est également possible d'influencer de manière appropriée plusieurs ou tous les paramètres. L'action sur les paramètres de fonctionnement du moteur à combustion interne 1, froid, décrite ci-dessus, est appliquée pour la commutation en mode stratifié et/ou en mode15 stratifié en tant que telle et/ou pour des injections multi- ples. R E V E N D I C A T I ON S 1 ) Procédé de mise en oeuvre d'un moteur à combustion in- terne (1) notamment d'un véhicule automobile, selon lequel le carburant est injecté dans la chambre de combustion (4), pour un premier mode de fonctionnement pendant une phase de com- pression, et pour un second mode de fonctionnement pendant une phase d'aspiration, et selon lequel on commute entre les modes de fonctionnement, caractérisé en ce que le moteur à combustion interne (1) étant froid, on commande et/ou on régule l'injection dans le premier mode de fonction- nement en fonction de la température. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur à combustion interne étant froid, on commande et/ou on régule la commutation dans le premier mode de fonctionne- ment en fonction de la température. 3 ) Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu' on commande et/ou on régule l'instant d'injection et/ou l'instant d'allumage en fonction de la température. 4 0) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu' on commande et/ou on régule un angle d'un volet d'étranglement (11) et/ou un coefficient de réinjection des gaz d'échappement par une soupape de réinjection des gaz d'échappement (14) en fonction de la température. ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu' on mesure la température du moteur et/ou celle de l'air aspi- ré et/ou celle des gaz d'échappement. 6 ) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu' on mesure la température de l'eau de refroidissement et/ou celle de l'huile. 7 ) Elément de commande, notamment mémoire morte ou mémoire flash pour un appareil de commande (18) d'un moteur à combus- tion interne (1), notamment d'un véhicule automobile, dans lequel est enregistré un programme déroulé dans un appareil de calcul notamment un microprocesseur, pour la mise en oeu- vre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6. 8 ) Moteur à combustion interne (1), notamment de véhicule automobile, comprenant une chambre de combustion (4) dans laquelle le carburant est injecté pour un premier mode de fonctionnement pendant une phase de compression, et dans un second mode de fonctionnement pendant une phase d'aspiration, ainsi qu'un appareil de commande (18) pour commuter entre les modes de fonctionnement, caractérisé en ce qu' il comporte un capteur de température (22) et lorsque le mo- teur à combustion interne (1) est froid, l'appareil de com- mande (18) commande et/ou régule l'injection dans le premier mode de fonctionnement en fonction de la température. 9 ) Appareil de commande (18) d'un moteur à combustion in- terne (1) notamment d'un véhicule automobile, ce moteur (1) ayant une chambre de combustion (4) dans laquelle le carbu- rant est injecté au cours d'un premier mode de fonctionnement pendant une phase de compression et dans un second mode de fonctionnement pendant une phase d'aspiration, et l'appareil de commande (18) étant prévu pour commuter entre les modes de fonctionnement, caractérisé en ce que pour un moteur à combustion interne (1), froid, l'appareil de commande (18) commande et/ou régule l'injection dans le pre- mier mode de fonctionnement en fonction de la température.