Brevet FR2879258A1 — publié le 20060616

COMMANDE D'INJECTION DE CARBURANT POUR UN MOTEUR SURALIMENTE DESCRIPTION Le sujet de cette invention est la commande d'injection de carburant pour un moteur à combustion interne suralimenté, afin d'optimiser ses performances dans certains états de fonctionnement et notamment à bas régime et à charge élevée. Un tel état des moteurs à combustion interne (par exemple quand des gaz d'échappement sont produits à 15 bars pour une vitesse inférieure à 2000 tours à la minute) fait souvent apparaître un cliquetis du moteur qui est dommageable. Un procédé pour l'éliminer consiste à favoriser la vidange des gaz brûlés hors des chambres de combustion, en ouvrant simultanément les soupapes d'admission et d'échappement pendant une période cyclique dite de croisement des soupapes afin de produire un balayage du volume des chambres de combustion par l'air d'admission. Cependant, du carburant transporté par l'air d'admission est rejeté à l'échappement sans avoir été brûlé, ce qui est un gaspillage et une pollution. Cet inconvénient est plus marqué à forte charge du moteur, quand une grande quantité de carburant doit être fournie. Il faut donc éviter que l'arrivée du carburant dans la chambre de combustion ne coïncide avec le croisement des soupapes. Une autre contrainte à laquelle l'injection doit satisfaire est d'éviter de prolonger une injection dans la chambre de combustion après que le piston est arrivé au point mort bas, puisqu'il refoulerait le carburant injecté dans les conduits d'admission en se relevant. Il faut aussi tenir compte du temps de transit du carburant dans les conduits d'admission pour régler convenablement le calage de l'injection dans le cycle du moteur. Il est difficile de satisfaire à toutes ces conditions dans un mode de commande à croisement des soupapes. Il a été proposé, d'après le brevet français 2 781 011 par exemple, de remplacer l'injection indirecte de carburant par une injection directe dans la chambre de combustion afin de régler la période d'injection dans le cycle avec une meilleure précision. Cette conception nécessite malheureusement de modifier de façon considérable le moteur en plaçant les injecteurs à des emplacements nouveaux. Un autre inconvénient important est que le pompage du carburant doit se faire à une pression beaucoup plus élevée. Dans une autre conception, chaque cylindre est alimenté par deux conduits d'admission comprenant chacun une soupape. L'injection indirecte de carburant dans l'air d'admission est conservée, mais elle ne se fait que par un des conduits d'admission. L'autre des conduits d'admission est toujours parcouru par de l'air pur et c'est lui seul qui est impliqué par le balayage pendant le croisement des soupapes. La soupape du conduit par lequel l'injection de carburant s'effectue ne s'ouvre que quand la soupape d'échappement s'est fermée. On concilie ainsi un bon balayage des gaz brûlés et une absence de rejet de carburant imbrûlé, au prix encore d'une complication considérable du moteur. De plus, le mélange air- carburant est moins homogène qu'avec une admission classique puisqu'il n'est pas le même d'un endroit à l'autre de la chambre de combustion. Les problèmes mentionnés ci-dessus peuvent être largement résolus par un nouveau concept de commande d'injection de carburant, qu'on peut appliquer notamment dans le mode à charge élevée et bas régime du moteur impliquant un croisement des soupapes. Selon l'invention, le carburant est alors injecté à plus forte pression dans les conduits d'admission. Il est ainsi possible d'injecter toute la quantité nécessaire de carburant pendant une période plus courte du cycle à l'intérieur de la plage angulaire propice à un bon fonctionnement du moteur, satisfaisant aux conditions rappelées plus haut. La variation de pression d'injection de carburant sera produite par un réglage approprié du courant fourni à la pompe, ce qui ne cause pas de difficulté dans les systèmes d'injection électronique et ne devrait être mis en défaut que si la batterie est incapable de fournir un courant suffisant. La commande de pression pourra osciller entre deux états fixes ou une gamme continue de valeurs. L'invention sera maintenant décrite en liaison aux figures 1 à 4 illustrant certains états de commande du moteur sous forme de diagramme. Aux figures 1 à 4 sont indiquées, en fonction de l'angle de vilebrequin du moteur en degrés, les courbes de durée d'ouverture des soupapes d'échappement ECH1 à ECH4, des soupapes d'admission ADM1 à ADM4, de durée de commande d'injection de carburant (fonctionnement de la pompe) ICI à IC4 et de durée de débit de carburant injecté (arrivant aux soupapes d'admission) IS1 à I:S4. La figure 1 illustre la situation du moteur à forte charge et bas régime, avec un croisement important des soupapes autour de l'angle zéro correspondant au point mort haut. Conformément à l'invention, une pression d'injection haute est appliquée au carburant. Le débit de carburant dans les chambres de combustion est assuré pendant sensiblement toute la durée d'ouverture des soupapes d'admission et après que les soupapes d'échappement se sont refermées (dans la courbe ADM1 et hors de la courbe ECH1). La durée d'injection est assez large pour injecter la quantité voulue de carburante. La commande d'injection de carburant s'effectue un peu auparavant, par exemple vers la période de croisement des soupapes, afin de permettre au carburant d'être débité au bon instant. La pression d'injection haute peut être proposée pour d'autres états de fonctionnement du moteur, notamment quand il est froid. Les figures 2 et 3 représentent deux situations particulières. La figure 2 représente le fonctionnement du moteur froid à un régime stabilisé, notamment à charge partielle. La distribution des soupapes est alors décroisée, les plages d'ouverture des soupapes d'échappement ECH2 et d'admission ADM2 étant distinctes. L'utilisation d'une pression d'injection haute améliore l'atomisation du carburant, sa vaporisation et la qualité du mélange avec l'air. Comme une quantité modérée de carburant est nécessaire, la durée d'injection est réduite, aussi bien la commande IC2 que le débit IS2. Le débit s'effectue pendant que les soupapes d'admission sont fermées afin de profiter de l'aspiration. La figure 3 représente le fonctionnement du moteur pendant un comportement transitoire d'accélération et à l'état froid. La commande des soupapes est encore décroisée. Une quantité importante de carburant est fournie à l'injection (I53) pendant que les soupapes d'admission sont ouvertes, de façon analogue à l'état de la figure 1. L'objectif essentiel est de mieux régler la richesse du mélange pendant ces périodes transitoires en limitant la durée de stagnation dans les conduits d'admission. La pression est à un niveau élevé à la fois pour favoriser l'atomisation et la vaporisation du carburant, comme dans l'exemple précédent, et pour injecter la quantité nécessaire comme dans l'état de la figure 1. La commande d'injection IC3 est simultanée ou un peu antérieure au point mort haut Par contraste, la figure 4 représente un état de commande du moteur dans des conditions ordinaires et stables, où le moteur est chaud et la charge est partielle. On a représenté une loi de levée décroisée des soupapes; selon la situation, une loi croisée pourrait aussi être appliquée. La pression du carburant est à un niveau bas pour limiter la consommation d'électricité. L'injection I54 est accomplie avant l'ouverture des soupapes d'admission, comme dans l'exemple de la figure 2, afin de profiter de l'aspiration. Elle est réalisée pendant la durée nécessaire pour assurer le dépit voulu. Cette durée d'injection est souvent inféreirure à celle des états des figures 1 et 3, mais avec une réduction qui est plus petite que celle de la quantité injectée, puisque le débit d'injection est plus faible à pression d'injection plus basse. REVENDICATIONS 1) Procédé de commande d'un moteur à combustion interne suralimenté, comprenant une commande variable d'ouverture de soupapes d'admission et d'échappement de cylindres du moteur permettant d'imposer un mode croisé, où les soupapes d'admission et d'échappement sont ouvertes simultanément, à un état à forte charge et à bas régime du moteur, caractérisé en ce qu'il comprend un accroissement de pression d'injection du carburant audit état par rapport à un état de fonctionnement stab-_e du moteur, à chaud et à charge partielle. 2) Procédé de commande d'un moteur à combustion interne suralimenté selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend aussi un accroissement de la pression d'injection du carburant à des états de fonctionnement à froid du moteur. 3) Procédé de commande d'un moteur à combustion interne suralimenté selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend une réduction de durée d'injection du carburant à un état de fonctionnement à froid et à charge partielle du moteur par rapport à l'état à forte charge et à bas régime. 4) Procédé de commande d'un moteur à combustion interne suralimenté selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend une injection de carburant aux soupapes d'admission qui est essentiellement simultanée à une ouverture des soupapes d'admission à forte charge du moteur et qui est essentiellement antérieure à ladite ouverture à charge partielle du moteur.