Brevet FR2941050A1 — publié le 20100716

CALCUL DU POUVOIR CALORIFIQUE D'UN CARBURANT [000l] L'invention concerne les moteurs à combustion interne, et en particulier le calcul du pouvoir calorifique du carburant injecté dans un moteur à 5 combustion interne. [0002 La composition et les propriétés des carburants à combustion interne sont variables. De nombreux carburants comprennent dorénavant des hydrocarbures d'origine fossile mélangés à de l'alcool ou des carburants d'origine végétale. De tels carburants sont de plus en plus distribués pour 10 respecter certaines législations d'émissions de gaz polluants par les véhicules automobiles. Par ailleurs, la composition d'hydrocarbures d'origine fossile distribués au public n'est jamais connue très précisément. Le pouvoir calorifique du carburant peut ainsi influer sur le fonctionnement du moteur. Durant la mise au point du moteur à combustion interne, celui-ci est optimisé à différents points 15 de fonctionnement pour un carburant présentant un pouvoir calorifique donné. L'utilisation d'un carburant différent pour ces points de fonctionnement du moteur, conduit à augmenter les émissions polluantes et la consommation de ce carburant. La méconnaissance de la nature du carburant limite également certaines stratégies de purge de carburant, ce qui peut nuire à la 20 consommation. [0003] Le brevet US 5 124 654 décrit un procédé de mesure de la composition d'un carburant contenant de l'alcool, ce procédé étant destiné à optimiser les conditions de fonctionnement du moteur. Selon ce procédé, un tuyau de distribution de carburant est disposé en amont d'un injecteur et est traversé par 25 le carburant injecté dans la chambre de combustion du moteur. Le tuyau de distribution forme une électrode d'un condensateur de mesure de constantes diélectriques du carburant. Une contre électrode cylindrique et conductrice est maintenue dans le tuyau de distribution à une distance constante de celui-ci. Une contre électrode de mesure de la conductivité du carburant est également 30 placée à l'intérieur du tuyau de distribution. Un calculateur détermine la composition du mélange dans le carburant en fonction des signaux relevés sur les électrodes. [0004] Un tel procédé présent des inconvénients. En effet, ce procédé ne permet de déterminer la composition d'un mélange que si les propriétés électriques de ses différents composants sont parfaitement connues. De plus, les propriétés diélectriques du carburant ne permettent pas de déterminer son pouvoir calorifique lorsque celui-ci est composé uniquement d'hydrocarbures. De façon générale, les propriétés diélectriques du carburant ne fournissent pas une précision suffisante pour déterminer son pouvoir calorifique. Par ailleurs, un tel procédé induit un surcoût non négligeable pour le moteur. [0005] L'invention vise à résoudre un ou plusieurs de ces inconvénients. 10 L'invention porte ainsi sur un procédé de calcul du pouvoir calorifique d'un carburant injecté dans un moteur à combustion interne, comprenant: • une détection d'une phase de non enfoncement d'une commande d'accélérateur du moteur ; • une injection de carburant dans le moteur après la détection de la phase 15 de non enfoncement de l'accélérateur du moteur ; • une mesure de la variation du régime moteur durant cette injection ; • le calcul du pouvoir calorifique du carburant en fonction de la variation de régime déterminée. [0006] Selon une variante, ladite injection de carburant est suffisante pour 20 augmenter le régime dudit moteur. [0007] Selon encore une variante, ladite injection comprend l'injection d'une quantité prédéterminée de carburant. [0008] Selon une autre variante, l'injection de carburant est réalisée pendant une durée prédéterminée. 25 [0009] Selon encore une autre variante, lesdites étapes sont effectuées lorsque le moteur est à un régime supérieur au régime de ralenti. [ooio] L'invention porte également sur un procédé de modification des paramètres de fonctionnement d'un moteur à combustion interne, comprenant un procédé de calcul du pouvoir calorifique du carburant injecté dans le moteur tel que décrit ci-dessus, et comprenant une modification des paramètres de fonctionnement du moteur en fonction du pouvoir calorifique déterminé. [0011] Selon une variante, le procédé comprend la modification d'au moins un des paramètres de fonctionnement du moteur suivants en fonction du pouvoir 5 calorifique déterminé : • la quantité de carburant injectée durant une injection principale de carburant ; • l'avance à l'allumage ; • le calage d'une injection principale de carburant ; 10 • la richesse du mélange entre un comburant et le carburant injecté durant une injection principale de carburant. [0012] L'invention porte de plus sur un calculateur du pouvoir calorifique d'un carburant injecté dans un moteur à combustion interne comprenant: 15 • une entrée d'un signal d'enfoncement d'un accélérateur du moteur ; • une entrée d'un signal de régime moteur ; • une sortie apte à commander une injection de carburant durant la réception d'un signal de non enfoncement d'une commande d'accélérateur du moteur ; 20 • des moyens de calcul, aptes à déterminer une variation du régime moteur durant ladite injection, et aptes à calculer le pouvoir calorifique du carburant injecté durant ladite injection en fonction de la variation du régime moteur calculée. [0013] L'invention porte en outre sur un moteur à combustion interne incluant 25 un calculateur tel que décrit ci-dessus, et comprenant un injecteur de carburant à destination d'une chambre de combustion du moteur, l'injecteur étant commandé par ledit calculateur. [0014] L'invention porte par ailleurs sur un véhicule automobile comprenant un moteur à combustion interne tel que décrit ci-dessus, et comprenant une pédale de commande d'accélérateur du moteur, un capteur de l'enfoncement de la commande d'accélérateur générant un signal d'enfoncement appliqué sur l'entrée correspondante du calculateur. [0015] Selon une variante, le véhicule comprend un réservoir de carburant et un organe de détection du remplissage de ce réservoir, le calculateur commandant ladite injection de carburant suite à la détection d'une phase de non enfoncement et suite la détection d'un remplissage du réservoir. [0016] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront 10 clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : • la figure 1 est une représentation schématique d'un moteur à combustion interne muni d'un calculateur selon l'invention ; • la figure 2 est un diagramme d'un exemple de procédé de 15 fonctionnement selon l'invention. [0017] L'invention propose de déterminer le pouvoir calorifique d'un carburant, par combustion d'une quantité connue de ce carburant dans le moteur et par mesure de l'énergie mécanique produite par cette combustion. 20 [0018] Ainsi, une baisse de consommation de carburant et une baisse d'émission de polluants peut être obtenue. De plus, le moteur pourra utiliser une cartographie de commande du moteur adaptative en fonction du pouvoir calorifique déterminé, et non plus une cartographie fixée pour des propriétés d'un carburant donné. Une cartographie spécifique aux différents carburants 25 distribués dans les différents pays ne sera notamment pas nécessaire. L'invention est particulièrement avantageuse puisqu'elle fait appel à des informations de fonctionnement du moteur usuellement disponibles pour un calculateur de commandes de ce moteur. L'invention n'implique donc pas forcément de rajouter des capteurs ou des dispositifs de mesure. [0019] Le pouvoir calorifique calculé pourra être le pouvoir calorifique inférieur, correspondant à la quantité de chaleur dégagée par la combustion complète d'une unité de combustible, la vapeur d'eau étant supposée non condensée et la chaleur non récupérée. [0020] [0021] La figure 1 représente schématiquement un moteur à combustion 1 pour véhicule automobile. Ce moteur à combustion 1 comprend deux chambres de combustion 12 et des injecteurs de carburant 11. Les injecteurs de carburant 11 sont destinés à alimenter les chambres de combustion 12 en carburant. Le moteur 1 est muni d'un calculateur 2. Le calculateur 2 comprend de façon connue en soi une entrée 21 recevant un signal représentatif du niveau d'enfoncement d'une pédale d'accélérateur 3, une entrée 22 recevant un signal représentatif du régime moteur, et une sortie 23 de commande des injecteurs 11. Le moteur 1 peut être un moteur à injection directe essence, un moteur à injection directe diesel ou tout autre type de moteur à combustion interne. [0022] La figure 2 représente un diagramme de fonctionnement d'un procédé de calcul du pouvoir calorifique du carburant injecté selon l'invention. Durant une étape 101, le moteur à combustion 1 est mis en fonctionnement et du carburant subit une combustion dans les chambres de combustion 12. Durant une étape 102, le calculateur 2 détecte que la pédale d'accélérateur 3 n'est pas enfoncée. Un module de commande (non illustré) du calculateur 2 commande une phase de calcul du pouvoir calorifique durant le non enfoncement de la pédale d'accélérateur 3. En effet, en effectuant le calcul du pouvoir calorifique dans cette phase, les mesures ne sont pas perturbées par une charge requise par le conducteur. Durant une étape 103, le module de commande commande la combustion d'une quantité prédéterminée de carburant dans les chambres de combustion 12. Le module de commande notamment l'injection d'une quantité prédéterminée de carburant par l'intermédiaire de sa sortie 23, cette quantité s'avérant suffisante pour accroître le régime du moteur. Le module de commande pourra également commander une injection pendant une durée prédéterminée, par exemple pendant un nombre prédéfini de cycles moteur. Plus précisément, le module de commande pourra commander une durée d'injection, un débit d'injection et une pression d'injection de valeurs prédéfinies. Durant une étape 104, le calculateur 2 reçoit un signal représentatif du régime moteur. Le calculateur 2 détermine notamment le régime moteur au début de l'injection de la quantité de carburant prédéterminée, et à la fin de cette injection. Cette injection génère un couple sur l'arbre moteur et tend à en augmenter la vitesse de rotation. Cette augmentation de la vitesse de rotation est fonction de la quantité d'énergie mécanique récupérée par la combustion du carburant. Durant une étape 105, le calculateur 2 calcule le pouvoir calorifique du carburant en fonction de la différence entre les régimes moteur déterminés. Durant une étape 106, les paramètres de fonctionnement du moteur sont optimisés en fonction du pouvoir calorifique calculé. Les paramètres de fonctionnement du moteur suivants pourront notamment être modifiés : • la quantité de carburant injectée durant une injection principale de 15 carburant ; • l'avance à l'allumage ; • le calage d'une injection principale de carburant ; • la richesse du mélange entre un comburant et le carburant injecté durant une injection principale de carburant : 20 • la stratégie de fonctionnement de la sonde Lambda du catalyseur. [0023] Pour garantir une bonne fiabilité du calcul du pouvoir calorifique, le résultat de la détermination du pouvoir calorifique ne sera avantageusement retenu que si on détermine une durée de non enfoncement de l'accélérateur supérieure à 1 seconde. Ainsi, le calculateur 2 disposera d'un temps suffisant 25 pour commander durant la phase de non enfoncement de l'accélérateur, la mesure n'étant alors pas perturbée par l'utilisateur. [0024] Le calcul du pouvoir calorifique du carburant est avantageusement réalisé durant une phase de fonctionnement du moteur connue, par exemple 30 lorsque le moteur est chaud et n'est pas au ralenti. On ne bénéficie en effet que rarement d'un non enfoncement de la pédale d'accélérateur d'une durée suffisante au régime de ralenti. La détermination du pouvoir calorifique du carburant sera de préférence réalisée après la détection d'un remplissage du réservoir de carburant, de sorte que les réglages moteur seront adaptés pour toute la suite du fonctionnement à la suite de ce remplissage. [0025] Le calcul du pouvoir calorifique peut être réalisé à partir d'un étalonnage effectué préalablement sur un carburant connu. Durant cet étalonnage, on détermine une variation de régime ANO pour une phase d'injection d'une durée TO avec un carburant ayant un pouvoir calorifique inférieur PCIO à différents points de fonctionnement du moteur. Le carburant d'étalonnage pourra par exemple être un carburant exempt de carburant d'origine végétale. [0026] Pour une phase d'injection d'une durée TO réalisée durant un non enfoncement de la pédale d'accélérateur, si on mesure une variation de régime ANmes pour un point de fonctionnement donné, on peut en déduire le pouvoir calorifique inférieur PClmes du carburant utilisé par le véhicule par la relation linéaire suivante : PClmes=(ANmes/ANo)* PCIo [0027] D'autres calibrages effectués à différents régimes de fonctionnement moteur pourront permettre de déterminer une fonction f non linéaire liant le 20 pouvoir calorifique inférieur PClmes à la variation de régime ANmes. [0028] Le pouvoir calorifique inférieur PClmes sera alors déterminé par la formule suivante : PClmes=f(ANmes/ANo)* PCIo REVENDICATIONS1. Procédé de calcul du pouvoir calorifique d'un carburant injecté dans un moteur à combustion interne, comprenant: • une détection (102) d'une phase de non enfoncement d'une commande d'accélérateur du moteur ; • une injection (103) de carburant dans le moteur après la détection de la phase de non enfoncement de l'accélérateur du moteur ; • une mesure (104) de la variation du régime moteur durant cette injection ; • le calcul (105) du pouvoir calorifique du carburant en fonction de la variation de régime déterminée. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ladite injection (103) de carburant est suffisante pour augmenter le régime dudit moteur. 3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel ladite injection (103) comprend l'injection d'une quantité prédéterminée de carburant. 20 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'injection de carburant est réalisée pendant une durée prédéterminée. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdites étapes sont effectuées lorsque le moteur est à un régime supérieur 25 au régime de ralenti. 6. Procédé de modification des paramètres de fonctionnement d'un moteur à combustion interne, comprenant un procédé de calcul du pouvoir calorifique du carburant injecté dans le moteur selon l'une quelconque des 30 revendications précédentes, et comprenant une modification (106) des paramètres de fonctionnement du moteur en fonction du pouvoir calorifique déterminé. 7. Procédé de modification des paramètres de fonctionnement d'un moteur à 35 combustion interne sur la revendication 6, comprenant la modification d'au15moins un des paramètres de fonctionnement du moteur suivants en fonction du pouvoir calorifique déterminé : • la quantité de carburant injectée durant une injection principale de carburant ; • l'avance à l'allumage ; • le calage d'une injection principale de carburant ; • la richesse du mélange entre un comburant et le carburant injecté durant une injection principale de carburant. 8. Calculateur (2) du pouvoir calorifique d'un carburant injecté dans un moteur à combustion interne (1) comprenant une entrée (21) d'un signal d'enfoncement d'un accélérateur (3) du moteur ; une entrée (22) d'un signal de régime moteur ; caractérisé en ce qu'il comprend en outre : • une sortie (23) apte à commander une injection de carburant durant la réception d'un signal de non enfoncement d'une commande d'accélérateur du moteur ; • des moyens de calcul, aptes à déterminer une variation du régime moteur durant ladite injection, et aptes à calculer le pouvoir calorifique du carburant injecté durant ladite injection en fonction de la variation du régime moteur calculée. 9. Moteur à combustion interne (1) incluant un calculateur (2) selon la revendication 8, et comprenant un injecteur de carburant (11) à destination d'une chambre de combustion du moteur, l'injecteur étant commandé par ledit calculateur. 10. Véhicule automobile comprenant un moteur à combustion interne selon la revendication 9, comprenant une pédale de commande d'accélérateur (3) du moteur, et un capteur de l'enfoncement de la commande d'accélérateur générant un signal d'enfoncement appliqué sur l'entrée (21) correspondante du calculateur. 11. Véhicule automobile selon la revendication 10, comprenant un réservoir de carburant et un organe de détection du remplissage de ce réservoir, lecalculateur commandant ladite injection de carburant suite à la détection d'une phase de non enfoncement et suite la détection d'un remplissage du réservoir.