Brevet FR2904983A1 — publié le 20080222

Procédé de commande d'injection de carburant pour moteur à combustion interne à injection indirecte et allumage commandé La présente invention concerne un procédé de commande d'injection de carburant pour moteur à combustion interne à injection indirecte et allumage commandé. Elle s'adresse en particulier à des moteurs à 10 essence comprenant un dispositif d'injection indirecte multipoint. Un dispositif d'injection indirecte d'essence est représenté en figure 1 et comprend, pour chaque cylindre du moteur, un injecteur 1 associé au conduit d'admission 15 3 du cylindre 2 et dont l'extrémité d'injection débouche dans le conduit 3 en amont de la soupape d'admission correspondante 4. L'orientation de l'injecteur 1 à l'intérieur du conduit d'admission 3 fait qu'une grande partie de l'essence injectée frappe les parois internes 20 du conduit d'admission 3 et la surface extérieure de la soupape d'admission 4 avant de pénétrer dans la chambre de combustion en position d'ouverture de cette soupape. En injection indirecte, une partie de l'essence injectée projetée sur les parois du conduit d'admission 3 25 comme indiqué en A se dépose sur ces parois sous forme d'un film liquide d'essence comme schématisé en B. En début de coupure de l'injection d'essence, le film liquide présent sur le conduit d'admission s'évaporant comme indiqué en C, il pénètre dans la 30 chambre de combustion et ne brûle pas. Il se crée alors un pic d'hydrocarbures imbrûlés HC en sortie du moteur et en amont du catalyseur comme représenté en figure 2 qui montre un pic P de HC à la coupure d'injection C. Ce pic d'hydrocarbures imbrûlés HC est traité par le catalyseur 35 lorsque ce dernier est amorcé (chaud), mais il créé une élévation de température exothermique du pain catalytique. Une telle élévation de température produit 2904983 2 un vieillissement plus rapide du catalyseur. De plus, lorsque le catalyseur commence à devenir ancien, le pic d'hydrocarbures imbrûlés (HC) présent en sortie du moteur n'est pas traité complètement par ce catalyseur et la 5 coupure d'injection d'essence a alors un impact sur les émissions polluantes. Pour réduire le pic d'hydrocarbures imbrûlés lors de la coupure d'injection d'essence, il est nécessaire de diminuer la quantité d'essence présente sur les parois du conduit d'admission avant cette coupure. A cet effet, deux possibilités existent: optimiser l'injecteur en choisissant un angle d'inclinaison de celui-ci relativement au conduit d'admission comme représenté en figure 1, ou en utilisant un injecteur à pulvérisation améliorée; optimiser le contrôle du moteur par un calculateur électronique suivant une stratégie de commande de l'injection d'essence avant la coupure de cette injection. L'invention s'inscrit dans cette seconde possibilité par laquelle une stratégie de commande de l'injection a été identifiée, comme on le verra ultérieurement, pour diminuer la quantité d'essence présente sur les parois du conduit d'admission avant la coupure de l'injection et de l'allumage. Cette stratégie a été élaborée à partir des constatations suivantes. Des essais de mesure de concentration d'hydrocarbures imbrûlés à l'aide d'un analyseur rapide de concentration du type FFID (Détecteur à Ionisation de Flamme) en sortie des soupapes d'échappement ont permis de quantifier la masse de film liquide présent avant la coupure d'injection. Il apparaît que le phasage de l'injection d'essence a un impact important sur la masse du film liquide ou fluide avant la coupure d'injection comme cela ressort des figures 3 et 4, où la figure 3 représente l'évolution 2904983 3 de la masse de film fluide pour différents débits d'injection en fonction de l'angle de rotation du vilebrequin du moteur et la figure 4 représente la levée des soupapes d'échappement SE et d'admission SA en 5 fonction de l'angle de rotation de ce vilebrequin. En effet, lorsque l'injection a lieu avec la soupape d'admission SA ouverte, la masse de film fluide est nettement plus importante et cette tendance s'explique par le fait que le temps d'évaporation du film fluide 10 avant la fermeture de la soupape d'admission est plus faible. Il apparaît donc des figures 3 et 4, qu'il est intéressant, dans le but d'avoir une faible quantité d'hydrocarbures imbrûlés en début de coupure de 15 l'injection, de commander l'injection lors de la phase d'échappement avant que la soupape d'admission s'ouvre. Ce réglage est aujourd'hui utilisé sur les moteurs à essence à injection indirecte et comme le montre la figure 2, le pic d'hydrocarbures imbrûlés dans ce cas est 20 important. La présente invention a pour but de proposer une nouvelle stratégie permettant d'optimiser davantage la coupure d'injection d'essence afin de diminuer la quantité d'hydrocarbures imbrûlés en début de la coupure 25 d'injection. A cet effet, selon l'invention, le procédé de commande d'injection du carburant pour moteur à combustion interne à injection indirecte et allumage commandé comprenant au moins un cylindre, un injecteur 30 associé au conduit d'admission du cylindre et piloté lors du cycle de fonctionnement du moteur de manière à injecter du carburant, tel que de l'essence, dans le conduit d'admission en amont de la soupape d'admission ouverte du cylindre avant de pénétrer dans la chambre de 35 combustion du cylindre, est caractérisé en ce qu'il consiste à piloter l'injecteur en décalant le phasage d'injection de carburant dans le conduit d'admission au- 2904983 4 delà de l'instant de fermeture de la soupape d'admission avant coupure de l'injection et simultanément diminuer le temps d'injection de carburant pendant ce phasage prolongé d'injection jusqu'à la coupure de l'injection, 5 afin de diminuer la quantité de film fluide de carburant présent sur les parois du conduit d'admission. La période de décalage du phasage d'injection jusqu'à la coupure de l'injecteur est paramétrable en nombre de cycles de fonctionnement du moteur. 10 L'invention vise également un moteur à combustion interne à injection indirecte et allumage commandé comprenant plusieurs cylindres, des conduits d'admission associés chacun à un cylindre avec lequel les conduits d'admission communiquent par l'intermédiaire d'une 15 soupape d'admission du cylindre, des injecteurs associés chacun à un conduit d'admission et pilotés lors du cycle de fonctionnement du moteur de manière à injecter du carburant, tel que de l'essence, dans les conduits d'admission en amont des soupapes d'admission, et qui est 20 caractérisé en ce que chacun des injecteurs est piloté suivant le procédé tel que défini précédemment. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description 25 explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale 30 d'un conduit d'admission comportant un injecteur de carburant d'un dispositif d'injection indirecte pour moteur à injection indirecte et allumage commandé; la figure 2 est un graphe représentant les pics d'hydrocarbures imbrûlés exprimés en particules par 35 millions (ppm) lors de la coupure d'injection d'essence sur un extrait de cycle d'essai normalisé; 2904983 5 la figure 3 représente l'évolution de la masse du film fluide présent sur la paroi d'un conduit d'admission en fonction de l'angle de rotation du vilebrequin du moteur; 5 - la figure 4 représente les levées des soupapes d'échappement et d'admission en fonction de l'angle de rotation du vilebrequin; - la figure 5 représente la variation de phasage d'injection conforme à l'invention en fonction du temps 10 de fonctionnement du moteur proportionnel au nombre de cycles de ce moteur; - la figure 6 est un gaphe représentant l'enrichissement du moteur en fonction du temps de fonctionnement de celui-ci lors de la variation de 15 phasage d'injection de la figure 5; - la figure 7 est un graphe représentant le temps d'injection en microsecondes en fonction du temps de fonctionnement du moteur suivant la stratégie de commande d'injecteur conforme à l'invention; et 20 la figure 8 représente l'évolution du phasage d'injection en fonction du temps de fonctionnement du moteur et conformément à la stratégie d'injection avant coupure d'injection de la figure 7. La stratégie de l'invention permettant de diminuer 25 la quantité d'hydrocarbures imbrûlés HC en début de coupure de l'invention est réalisée par deux actions simultanées comprenant une action sur le phasage d'injection et une action sur le temps d'injection. Comme représenté aux figures 5 à 8, la stratégie 30 adoptée concernant l'action sur le phasage d'injection par rapport à la position angulaire du vilebrequin, consiste à réaliser un basculement de phasage d'injection en passant d'un phasage d'injection soupape d'admission ouverte comme indiqué en PAO à un phasage d'injection à 35 soupape d'admission fermée comme indiqué en PAF avant la coupure de l'injection. Autrement dit, l'injecteur 1 est piloté pour décaler le phasage d'injection de carburant 2904983 6 dans le conduit d'admission 3 au-delà de l'instant de fermeture de la soupape d'admission 4 avant coupure de l'injection. Un tel basculement créé un enrichissement E du moteur comme indiqué en figure 6, si l'on garde le 5 même temps d'injection de carburant. Pour compenser l'enrichissement du moteur dû à la variation ou au changement de phasage d'injection, la deuxième action de stratégie consiste à diminuer simultanément à la première action, le temps d'injection comme représenté en figure 7 10 avant la coupure C de l'injection. Ainsi, les figures 7 et 8 considérées ensemble montrent que l'injecteur 1 est piloté par le calculateur électronique de contrôle du moteur pendant un temps d'injection de 4000 microsecondes lors du phasage PAO d'injection à soupape d'admission 4 15 ouverte puis, lors du phasage PAF d'injection à soupape d'admission fermée, le temps d'injection au moment de ce déphasage est abaissé comme indiqué en Ab avant la coupure d'injection C se produisant à soupape d'admission fermée. La baisse du temps d'injection pendant ce phasage 20 prolongé d'injection a pour effet de diminuer la quantité de film fluide d'essence présent sur les parois du conduit d'admission 3 du fait que la quantité d'essence projetée sur ces parois dépend du débit injecté par l'injecteur 1. La période ou durée de temps entre 25 l'instant t1 de déphasage d'injection et l'instant t2 de coupure d'injection est paramétrale en nombre de cycles du moteur. La stratégie de commande de l'injecteur conforme à l'invention permet de diminuer non seulement les 30 émissions d'hydrocarbures imbrûlés HC, mais également l'exotherme du catalyseur constaté généralement dans l'art antérieur et, par conséquent, de ralentir le vieillissement de celui-ci. La stratégie de commande de l'invention ne 35 nécessite aucune modification du moteur et/ou de ses composants, mais uniquement une modification du logiciel 2904983 7 du calculateur électronique de commande du moteur. Ainsi, cette stratégie s'opère à faible coût. REVENDICATIONS 1. Procédé de commande d'injection de carburant pour moteur à combustion interne à injection indirecte et allumage commandé comprenant au moins un cylindre (2), un injecteur (1) associé au conduit d'admission (3) du cylindre (2) et piloté lors du cycle de fonctionnement du moteur de manière à injecter du carburant, tel que de l'essence, dans le conduit d'admission (3) en amont de la soupape d'admission ouverte (4) du cylindre (2) avant de pénétrer dans la chambre de combustion du cylindre (2), caractérisé en ce qu'il consiste à piloter l'injecteur (1) pour décaler le phasage d'injection de carburant dans le conduit d'admission (3) au-delà de l'instant de fermeture de la soupape d'admission (4) avant coupure de l'injecteur (1) et simultanément diminuer le temps d'injection de carburant pendant ce phasage décalé d'injection jusqu'à la coupure de l'injection (1), afin de diminuer la quantité de film fluide de carburant présent sur les parois du conduit d'admission (3). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la période de décalage du phasage d'injection jusqu'à la coupure de l'injection (1) est paramétrable en nombre de cycles de fonctionnement du moteur. 3. Moteur à combustion interne à injection indirecte et allumage commandé comprenant plusieurs cylindres (2), des conduits d'admission (3) associés chacun à un cylindre (2) avec lequel les conduits d'admission (3) communiquent par l'intermédiaire d'une soupape d'admission (4) du cylindre (2) et des injecteurs (1) associés chacun à un conduit d'admission (3) et pilotés lors du cycle de fonctionnement du moteur de manière à injecter du carburant, tel que de l'essence, dans les conduits d'admission (3) en amont des soupapes d'admission (4), caractérisé en ce que chacun des injecteurs (1) est piloté suivant le procédé tel que défini en revendication 1 ou 2.