Brevet FR2971551A1 — publié le 20120817

METHODE D'ALIMENTATION D'UN MOTEUR THERMIQUE D'UN VEHICULE AUTOMOBILE EN DES PREMIER ET DEUXIEME CARBURANTS l000ll L'invention est du domaine des commandes d'un moteur thermique caractérisées par l'emploi de combustibles multiples. Elle a pour objet une méthode d'alimentation d'un moteur thermique d'un véhicule automobile, le moteur thermique étant un moteur à injection directe d'au moins un carburant, ladite méthode étant plus particulièrement adaptée pour une phase de chauffe d'un catalyseur équipant une ligne d'échappement en relation avec le moteur thermique. Elle a aussi pour objet un système de contrôle apte à mettre en ceuvre une telle méthode. [0002] Le document FR 2,870,294 (Peugeot Citroën Automobiles SA) décrit un système de contrôle du fonctionnement d'un moteur thermique équipant un véhicule automobile. Le moteur thermique est raccordé en amont à une ligne d'alimentation en carburant et en aval à une ligne d'échappement. Le moteur thermique est optimisé pour être alimenté par un premier type de carburant, tel que du gaz naturel pour véhicule, couramment dénommé GNV, et par un deuxième type de carburant, préférentiellement liquide, tel que de l'essence ou du gasoil. La ligne d'alimentation est pourvue d'un premier injecteur pour alimenter le moteur thermique en un premier type de carburant et d'un deuxième injecteur pour alimenter le moteur thermique en un deuxième type de carburant. [0003] La ligne d'échappement évacue des gaz d'échappement issus de la combustion des carburants vers un environnement extérieur au véhicule automobile. La ligne d'échappement comprend des catalyseurs de dépollution par exemple du type à trois voies SCR ou DeNOx ou piège à oxyde d'azote ou encore piège à oxyde de soufre. Les catalyseurs sont prévus pour traiter des polluants contenus dans les gaz d'échappement et éviter leur rejet à l'air libre. [000a] Un tel système de contrôle mérite d'être amélioré pour minimiser une concentration en dioxyde de carbone à l'intérieur des gaz d'échappement rejetés vers l'environnement extérieur du véhicule automobile, tout en confortant une puissance thermique fournie à l'échappement pour permettre une chauffe rapide et efficace du catalyseur, par exemple à une température de chauffe du catalyseur de l'ordre de 410°C. [0005i Un but de la présente invention est de proposer une méthode d'alimentation d'un moteur thermique à injection directe d'au moins un carburant qui équipe un véhicule automobile, la méthode d'alimentation étant simple à mettre en oeuvre et permettant de minimiser une concentration en dioxyde de carbone à l'intérieur de gaz d'échappement rejetés vers un environnement extérieur au véhicule automobile, tout en confortant une puissance thermique fournie à l'échappement pour permettre une chauffe rapide et efficace d'un catalyseur, par exemple à une température de chauffe du catalyseur de l'ordre de 410°C, ledit catalyseur équipant une ligne d'échappement en relation avec le moteur thermique. Un autre but est de proposer un système de contrôle de l'alimentation en carburant du moteur thermique qui soit apte à mettre en oeuvre une telle méthode d'alimentation. [0006] Une méthode de la présente invention est une méthode d'alimentation d'un moteur thermique d'un véhicule automobile en un premier carburant et en un deuxième carburant au cours de N cycles de combustion référencés de 1 à N. Chaque cycle de combustion comprend une phase d'admission, une phase de compression, une phase de combustion et une phase d'échappement. La méthode d'alimentation comprend au moins une première injection du premier carburant et au moins une deuxième injection du deuxième carburant. [0007] Selon la présente invention, la deuxième injection d'un cycle de combustion référencé X, X étant compris entre 2 et N-1, a lieu au moins pendant 25 la phase de compression du cycle de combustion référencé X. [0008] De préférence, la deuxième injection du cycle de combustion référencé X a aussi lieu pendant la phase de combustion du cycle de combustion référencé X. [0009] La première injection du cycle de combustion référencé X a par exemple lieu pendant la phase d'échappement du cycle de combustion référencé X-1. [oolo] Par exemple encore, la première injection du cycle de combustion référencé X commence pendant la phase d'échappement du cycle de combustion référencé X-1 et se termine pendant la phase d'admission du cycle de combustion référencé X. [0011] Par exemple encore, la première injection du cycle de combustion référencé X a lieu pendant la phase d'admission du cycle de combustion référencé X. [0012] La première injection est avantageusement du type homogène. [0013] La deuxième injection est avantageusement du type stratifiée. [0014] De préférence, le premier carburant est un carburant gazeux tandis que le deuxième carburant est un carburant liquide. [0015] Un système de la présente invention est un système de contrôle de l'alimentation en premier carburant et en deuxième carburant du moteur thermique suivant une telle méthode d'alimentation qui est principalement reconnaissable en ce que le système de contrôle est équipé d'un capteur de température pour mesurer la température de chauffe du catalyseur. [0016] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va en être faite d'exemples de réalisation, en relation avec les figures des planches annexées, dans lesquelles : La fig.1 est une illustration schématique d'un système de contrôle d'alimentation en carburant selon la présente invention. - La fig.2 est une illustration schématique d'une méthode d'alimentation mise en oeuvre par le système de contrôle représenté sur la fig.1. [oo1n Sur la fig.1, un véhicule automobile est équipé d'un moteur thermique 1 à injection directe qui participe à la mise en mouvement du véhicule automobile. Le moteur thermique 1 comprend une chambre de combustion 2 qui est directement alimenté en un premier carburant Cl et/ou en un deuxième carburant C2. Le premier carburant Cl est par exemple du gaz naturel pour véhicule, couramment dénommé GNV, ou analogue. Le deuxième carburant C2 est notamment un carburant ayant un indice d'octane inférieur à l'indice d'octane du premier carburant C1, tel que par exemple un biocarburant, du gaz de pétrole liquéfié GPL, de l'hydrogène, de l'essence, du gasoil ou analogue. Le deuxième carburant C2 est préférentiellement un carburant liquide. La chambre de combustion 2 est pourvue d'un premier injecteur 3 pour délivrer le premier carburant Cl à l'intérieur de la chambre de combustion 2 et d'un deuxième injecteur 4 pour délivrer le deuxième carburant C2 à l'intérieur de la chambre de combustion 2. Le premier injecteur 3 est en relation avec un premier réservoir 5 de premier carburant Cl tandis que le deuxième injecteur 4 est en relation avec un deuxième réservoir 6 de deuxième carburant C2. [ools] Le premier carburant Cl et le deuxième carburant C2 sont injectés à l'intérieur de la chambre de combustion 2 lors de cycles de combustion 11 que subit le moteur thermique 1, les injections respectives du premier carburant Cl et du deuxième carburant C2 étant indifféremment simultanées ou décalées l'une par rapport à l'autre. [0019] Pour un tel moteur thermique 1, une injection décalée de premier carburant Cl et de deuxième carburant C2 est préférée, à l'exception de certaines situations particulières, telles que : - une phase de transition entre une alimentation du moteur thermique 1 en l'un des carburants Cl ,C2 vers une alimentation du moteur thermique 1 en l'autre des carburants C2,C1, - une phase de pleine charge au cours de laquelle une alimentation en deuxième carburant C2 vient compléter une alimentation en premier carburant Cl qui est insuffisante, - une phase d'encrassement du deuxième injecteur 4 nécessitant une injection du deuxième carburant C2 pour déboucher le deuxième injecteur 4, - une phase de baisse d'une puissance thermique fournie à l'échappement nécessitant une injection du deuxième carburant C2 pour augmenter ladite puissance thermique. [0020] Le moteur thermique 1 est aussi en relation avec une ligne d'échappement 7 de gaz d'échappement 8 qui sont produits par le moteur thermique 1 lors d'une combustion des carburants C1,C2 à l'intérieur de la chambre de combustion 2. La ligne d'échappement 7 est équipée d'au moins un catalyseur 9 qui est apte à dépolluer les gaz d'échappement 8 préalablement à leur évacuation vers un environnement extérieur 10 au véhicule automobile. Le catalyseur 9 est par exemple un catalyseur de réduction apte à réduire des oxydes d'azote contenus à l'intérieur des gaz d'échappement 8. Le catalyseur 9 est par exemple encore un piège à oxyde de soufre ou tout autre catalyseur apte à réduire une concentration en polluants, dioxyde de carbone notamment, à l'intérieur des gaz d'échappement 8 préalablement à une évacuation de ces derniers vers l'environnement extérieur 10 au véhicule automobile. Le catalyseur 9 présente un rendement de dépollution qui est d'autant meilleur qu'une température de chauffe du catalyseur 9 est importante. Plus particulièrement, le catalyseur 9 présente une température de chauffe souhaitée qui est de l'ordre de 410°C lorsque le moteur thermique 1 est alimenté en premier carburant Cl et une température de chauffe qui est de l'ordre de 230°C lorsque le moteur thermique 1 est alimenté en deuxième carburant C2. [0021] La présente invention propose une pluralité de méthodes d'alimentation M1,M2,M3,M4,M5,M6 du moteur thermique 1 en premier carburant Cl et en deuxième carburant C2 qui constituent un meilleur compromis possible entre une minimisation d'émission de dioxyde de carbone en sortie de la ligne d'échappement 7 vers l'environnement extérieur 10 au véhicule automobile et une puissance thermique fournie à l'échappement qui soit la plus importante possible, notamment lors d'une phase de chauffe du catalyseur 9. De telles méthodes d'alimentation M1,M2,M3,M4,M5,M6 permettent à la fois une minimisation d'émission de dioxyde de carbone et une optimisation du fonctionnement du catalyseur 9, c'est-à-dire une optimisation d'élimination d'autres polluants véhiculés par les gaz d'échappement 8. De plus, de telles méthodes d'alimentation M1,M2,M3,M4,M5,M6 ne nécessitent aucune modification structurelle de la ligne d'échappement 7, telle qu'une adaptation du catalyseur 9 à une alimentation en premier carburant C1. [0022] Le moteur thermique 1 subit une pluralité de cycles de combustion 11 successifs référencés de 1 à N, tels qu'illustrés sur la fig.2, un cycle de combustion X étant précédé d'un cycle de combustion X-1 et précédant lui-même un cycle de combustion X+1, X étant compris entre 2 et N-1. Chaque cycle de combustion 11 comprend successivement une phase d'admission 12, une phase de compression 13, une phase de combustion 14 et une phase d'échappement 15. La phase d'admission 12 est une période au cours de laquelle un comburant, tel que de l'air, est admis à l'intérieur de la chambre de combustion 2 du moteur thermique 1. La phase de compression 13 est une phase pendant laquelle au moins le comburant est comprimé par un piston équipant la chambre de combustion 2. La phase de combustion 14 est une période au cours de laquelle le comburant et au moins un des carburants C1,C2 subissent une réaction de combustion consécutivement à une opération d'allumage 16. La phase d'échappement 15 est une phase pendant laquelle les gaz d'échappement 8 sont évacués hors de la chambre de combustion 2. [0023] Sur la fig.2, les méthodes d'alimentation M1,M2,M3,M4,M5,M6 de la présente invention propose de répartir des injections directes respectives IC1,IC2 du premier carburant Cl et du deuxième carburant C2 au cours des phases susvisées 12,13,14,15 du cycle de combustion 11. Les méthodes d'alimentation M1,M2,M3,M4,M5,M6 permettent une optimisation d'une stabilité de fonctionnement du moteur thermique 1, une minimisation d'émission de dioxyde de carbone, une maximalisation d'une puissance thermique fournie à l'échappement et une réduction d'émission de polluants vers l'environnement extérieur 10 au véhicule automobile. Pour un Nième cycle de combustion 11, un tel objectif est atteint à partir d'une première injection ICI du premier carburant Cl de type homogène pendant la phase d'échappement 15 du cycle N-1 ou pendant la phase d'admission 12 du cycle N et d'au moins une deuxième injection IC2 du deuxième carburant C2 de type stratifié pendant la phase de compression 13 du cycle N et/ou la phase de combustion 14 du cycle N. [0024] Plus particulièrement, pour un Nième cycle de combustion, une première méthode d'alimentation M1 de la présente invention propose une première injection ICI de type homogène du premier carburant Cl pendant la phase d'échappement 15 du cycle N-1, qui est suivie d'au moins une deuxième injection IC2 du deuxième carburant C2 pendant la phase de compression 13 du cycle N. [0025] Plus particulièrement, pour un Nième cycle de combustion, une deuxième méthode d'alimentation M2 de la présente invention propose une première injection ICI de type homogène du premier carburant Cl pendant la phase d'échappement 15 du cycle N-1, qui est suivie d'au moins une deuxième injection IC2 du deuxième carburant C2 pendant la phase de compression 13 du cycle N puis d'au moins une deuxième injection IC2 du deuxième carburant C2 pendant la phase de combustion 14 du cycle N. [0026] Plus particulièrement, pour un Nième cycle de combustion, une troisième méthode d'alimentation M3 de la présente invention propose une première injection ICI de type homogène du premier carburant Cl pendant la phase d'échappement 15 du cycle N-1 et pendant la phase d'admission 12 du cycle N, qui est suivie d'au moins une deuxième injection IC2 du deuxième carburant C2 pendant la phase de compression 13 du cycle N. [0027] Plus particulièrement, pour un Nième cycle de combustion, une quatrième méthode d'alimentation M4 de la présente invention propose une première injection ICI de type homogène du premier carburant Cl pendant la phase d'échappement 15 du cycle N-1 et pendant la phase d'admission 12 du cycle N, qui est suivie d'au moins une deuxième injection IC2 du deuxième carburant C2 pendant la phase de compression 13 du cycle N puis d'au moins une deuxième injection IC2 du deuxième carburant C2 pendant la phase de combustion 14 du cycle N. [0028] Plus particulièrement, pour un Nième cycle de combustion, une cinquième méthode d'alimentation M5 de la présente invention propose une première injection ICI de type homogène du premier carburant Cl pendant la phase d'admission 12 du cycle N, qui est suivie d'au moins une deuxième injection IC2 du deuxième carburant C2 pendant la phase de compression 13 du cycle N. [0029] Plus particulièrement, pour un Nième cycle de combustion, une sixième méthode d'alimentation M6 de la présente invention propose une première injection ICI de type homogène du premier carburant Cl pendant la phase d'admission 12 du cycle N, qui est suivie d'au moins une deuxième injection IC2 du deuxième carburant C2 pendant la phase de compression 13 du cycle N puis d'au moins une deuxième injection IC2 du deuxième carburant C2 pendant la phase de combustion 14 du cycle N. [0030] A cet effet, le moteur thermique 1 est pourvu d'un système de contrôle 17 comprenant des moyens de mise en oeuvre 18 de telles méthodes d'alimentation M1,M2,M3,M4,M5,M6. Lesdits moyens de mise en oeuvre 18 sont notamment en relation avec un capteur de température 19 équipant le catalyseur 9 pour mesurer la température de chauffe de ce dernier. Lesdits moyens de mise en oeuvre 18 sont aussi en relation avec des moyens de commande 20,21 respectifs du premier injecteur 3 et du deuxième injecteur 4. Les injecteurs 3,4 sont indifféremment implantés sur une culasse, un répartiteur ou une rampe déportée du moteur thermique 1, les injecteurs 3,4 étant soit de type mono-point, soit de type multipoints. [0031] Selon une variante de réalisation non représentée, le moteur thermique 1 est un moteur thermique à injection indirecte de premier carburant Cl et à injection directe de deuxième carburant C2. Dans ce cas-là, le premier injecteur 3 équipe une ligne d'alimentation en relation avec le moteur thermique 1, le deuxième injecteur 4 équipant la chambre de combustion 2 du moteur thermique 1 à l'instar de la variante de réalisation illustrée sur la fig.1. REVENDICATIONS1.- Méthode d'alimentation (M1,M2,M3,M4,M5,M6) d'un moteur thermique (1) d'un véhicule automobile en un premier carburant (Cl) et en un deuxième carburant (C2) au cours de N cycles de combustion (11) référencés de 1 à N, chaque cycle de combustion (11) comprenant une phase d'admission (12), une phase de compression (13), une phase de combustion (14) et une phase d'échappement (15), la méthode d'alimentation (M1,M2,M3,M4,M5,M6) comprenant au moins une première injection (ICI) du premier carburant (Cl) et au moins une deuxième injection (IC2) du deuxième carburant (C2), caractérisée en ce que la deuxième injection (IC2) d'un cycle de combustion (11) référencé X, X étant compris entre 2 et N-1, a lieu au moins pendant la phase de compression (13) du cycle de combustion (11) référencé X. 2.- Méthode d'alimentation (M2,M4,M6) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la deuxième injection (IC2) du cycle de combustion (11) référencé X a aussi lieu pendant la phase de combustion (14) du cycle de combustion (11) référencé X. 3.- Méthode d'alimentation (M1,M2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la première injection (ICI) du cycle de combustion (11) référencé X a lieu pendant la phase d'échappement (15) du cycle de combustion (11) référencé X-1. 4.- Méthode d'alimentation (M3,M4) selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la première injection (ICI) du cycle de combustion (11) référencé X commence pendant la phase d'échappement (15) du cycle de combustion (11) référencé X-1 et se termine pendant la phase d'admission (12) du cycle de combustion (11) référencé X. 5.- Méthode d'alimentation (M5,M6) selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la première injection (ICI) du cycle de combustion (11) référencé X a lieu pendant la phase d'admission (12) du cycle de combustion (11) référencé X. 6.- Méthode d'alimentation (M1,M2,M3,M4,M5,M6) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la première injection (ICI) est du type homogène. 7.- Méthode d'alimentation (M1,M2,M3,M4,M5,M6) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la deuxième injection (IC2) est du type stratifiée. 8.- Méthode d'alimentation (M1,M2,M3,M4,M5,M6) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le premier carburant 10 (C1) est un carburant gazeux. 9.- Méthode d'alimentation (M1,M2,M3,M4,M5,M6) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le deuxième carburant (C2) est un carburant liquide. 10- Véhicule automobile muni d'un moteur thermique, alimenté par un premier 15 carburant (Cl) et un deuxième carburant (C2), dont la ligne d'échappement (7) est équipée d'au moins un catalyseur (9), caractérisé en ce que l'alimentation en carburant du véhicule est effectuée conformément à une méthode d'alimentation (M1,M2,M3,M4,M5,M6) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 20 11.- Véhicule automobile selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il est- équipé d'un capteur de température (19) pour mesurer la température de chauffe du catalyseur (9).