Brevet FR3091313A1 — publié le 20200703

Description Titre de l'invention : Procédé et dispositif de commande de tem- pérature de carburant injecté dans un moteur à combustion [0001] Cette invention concerne un procédé de commande de la température de carburant injecté dans un moteur à combustion qui permet de réduire la quantité de carburant injecté dans des moteurs qui peuvent fonctionner à l'essence pure et à l'éthanol ou un quelconque mélange de biocarburant. [0002] Etat de l'art [0003] Ces dernières années, les problèmes concernant les quantités de polluants émis (HC, CO, CO2 et particules), principalement par les moteurs de voitures, ont été un problème majeur pour les grandes villes. En conséquence, de nouvelles technologies ont été développées pour aider à réduire les émissions polluantes des moteurs à combustion interne. [0004] Lorsqu'on parle de moteurs qui utilisent le cycle d'Otto (moteurs qui fonctionnent à l'essence pure et à l'éthanol ou tout mélange de biocarburant), les deux types de moteurs, qui utilisent un système de port d'injection de carburant (PH) et qui fonctionnent par injection directe (Dl), émettent des particules au-dessus des limites autorisées. En conséquence, l'utilisation d'un filtre à particules pour les moteurs à essence (dont l'acronyme est OPE, de l'anglais Gasoline Particulatc Filter) a été recommandée pour se conformer aux nouvelles lois sur les émissions de particules qui sont entrées en vigueur. [0005] Cependant, même avec l'utilisation du OPE, les moteurs peuvent encore générer des particules au-dessus des limites fixées par les autorités sanitaires officielles, car les émissions de polluants dépendent également du comportement des conducteurs, notamment leur façon de conduire, et de l'entretien adéquat de leurs véhicules. [0006] De plus, l'impact du carburant sur la surface des pistons ou sur les parois des orifices d'admission peut contribuer à une augmentation des particules émises. De surcroît, la condensation de carburant dans les zones froides du moteur peut être responsable d'une combustion incomplète, ce qui génère des hydrocarbures et du monoxyde de carbone (HC et CO). [0007] Certaines solutions à ce type de problèmes sont déjà connues, comme la solution décrite dans le document de brevet PI 0902488-3. Ce document décrit un dispositif de chauffage de carburant agencé dans le moteur à combustion interne. En outre, ce document décrit un dispositif permettant de déterminer la température de carburant et la pression, de régler la température cible de carburant en fonction de la pression de carburant détectée par un capteur de pression et un dispositif de commande de tem- 2 pérature de carburant qui commande le dispositif de chauffage de carburant, afin de régler la température détectée par un capteur sur la température cible du carburant. [0008] Cependant dans l'invention décrite dans ce document de brevet, il est obligatoire d'utiliser un capteur de pression de carburant, provoquant que la température cible est réglée selon la pression de carburant mesurée. De surcroît, il n'est pas nécessaire de connaître la température en amont du dispositif de chauffage, ce qui rend le calcul de la puissance nécessaire pour chauffer le carburant moins précis, ce qui ne permet pas d'atteindre de manière satisfaisante la réduction des polluants. [0009] Une autre technique liée à cc problème est décrite dans le document de brevet W02017/221039. D'une manière générale, cette invention décrit un véhicule qui réduit les volumes d'injection de carburant dus au chauffage du carburant. De façon plus détaillée, ce document décrit un véhicule comportant un moteur à combustion interne équipé d'au moins un dispositif de chauffage pour chauffer le carburant avant qu'il soit distribué au cylindre par l'injecteur de carburant ; une pompe à carburant reliée au dispositif de chauffage pour fournir du carburant au dispositif de chauffage, et un contrôleur du couple moteur et de la pression de carburant générée par la pompe, où le contrôleur de moteur utilise un modèle de comportement de carburant chauffé du moteur lorsque le carburant est chauffé par le dispositif de chauffage, pour commander la quantité de carburant amené par l'injecteur de carburant, afin de réduire la quantité d'injection de carburant pour un couple moteur donné par rapport au carburant non chauffé ; et pour amener la pompe à carburant à générer une plus grande pression de carburant par rapport au carburant non chauffé. [0010] La technique révélée dans le document de brevet W02017/221039 décrit un système où la commande de la quantité de carburant injecté dans le moteur et l'augmentation de pression de carburant sont réalisées sur la base d'un modèle de carburant chauffé en relation avec le modèle non chauffé. En d'autres termes, elle fait appel à une logique très compliquée, qui utilise deux modèles de commande d'injection. [0011] Ainsi, la présente invention propose de résoudre les problèmes de l'état de l'art d'une manière beaucoup plus simple et efficace. [0012] Objectifs et description résumée de l'invention [0013] En vue de résoudre le problème technique présenté et de surmonter les inconvénients des documents décrits dans l'état de l'art, cette invention vise à fournir un procédé simple et efficace de commande de la température du carburant injecté dans les moteurs à combustion. [0014] Un premier objet de l'invention est un procédé de commande de température de carburant injecté dans un moteur à combustion, qui comprend : une unité de commande électronique d'injection de carburant dans le moteur ; au moins un dispositif de chauffage de carburant positionné en contact avec le 3 carburant ; au moins une unité de commande de chauffage de carburant, qui est reliée à l'aide d'au moins une liaison de données à l'unité de commande électronique d'injection et qui est reliée électriquement à au moins un dispositif de chauffage de carburant, l'unité de commande de chauffage de carburant commandant le fonctionnement d'au moins un dispositif de chauffage de carburant ; comprenant une, plusieurs ou toutes les étapes consistant à: mesurer une température Te du carburant en aval du dispositif de chauffage ; lire une température cible T, du carburant en aval du dispositif 3 de chauffage précédemment cité ; comparer la température T, en aval du dispositif de chauffage à la température cible T, calculer une puissance p,' nécessaire à utiliser dans le dispositif de chauffage de sorte que le carburant en aval du dispositif de chauffage soit chauffé à la température cible T appliquer la puissance calculée P, au dispositif 3 de chauffage commandé par l'unité de commande de chauffage 6 de sorte que le carburant en aval du dispositif de chauffage soit chauffé à la température cible 1, [0015] Un deuxième objet de l'invention est un procédé de commande de température de carburant injecté dans un moteur à combustion, comprenant : une unité de commande électronique d'injection de carburant dans le moteur, au moins un dispositif de chauffage de carburant positionné en contact avec le carburant ; au moins une unité de commande de chauffage de carburant, qui est reliée à l'aide d'au moins une liaison de données à l'unité de commande électronique d'injection et qui est reliée électriquement à au moins un dispositif de chauffage de carburant, l'unité de commande de chauffage de carburant commandant le fonctionnement d'au moins un dispositif de chauffage de carburant ; caractérisé en ce qu'il comprend une, plusieurs ou toutes les étapes consistant à : mesurer la température T, du carburant en aval du dispositif 3 de chauffage ; lire une température cible T. du carburant en aval du dispositif 3 de chauffage précédemment cité ;comparer la température T, du carburant en aval du dispositif de chauffage à la température cible T. en aval du dispositif de chauffage ;calculer la puissance Paq nécessaire à utiliser dans le dispositif 3 de chauffage ; appliquer la puissance calculée P, au dispositif 3 de chauffage commandé par l'unité de commande de chauffage 6; comparer la température T, du carburant en aval du dispositif de chauffage à la température cible Ta du carburant. [0016] Selon un mode de réalisation de l'invention, on prévoit l'interruption de l'application de la puissance P au dispositif de chauffage lorsque la température Ti. du carburant en aval du dispositif 3 de chauffage est supérieure à la température cible T, du carburant. [0017] Selon un mode de réalisation de l'invention, on prévoit l'interruption de l'application de la puissance P au dispositif de chauffage lorsque la température Ti. du carburant en aval du dispositif 3 de chauffage est égale à la température cible T du carburant. [0018] Selon un mode de réalisation de l'invention, la température T, du carburant est traitée par l'unité 9 de commande électronique de moteur. [0019] Selon un mode de réalisation de l'invention, la température T, du carburant est traitée via l'unité 6 de commande de chauffage. [0020] Selon un mode de réalisation de l'invention, il comprend une étape de stockage de puissance anticipée pour le chauffage du carburant P. [0021] Un troisième objet de l'invention est un dispositif de commande de température de carburant injecté dans un moteur à combustion, comprenant : une unité de commande électronique d'injection de carburant dans le moteur ; au moins un dispositif de chauffage de carburant positionné en contact avec le carburant ; au moins une unité de commande de chauffage de carburant, qui est reliée à l'aide d'au moins une liaison de données à l'unité de commande électronique d'injection et qui est reliée électriquement à au moins un dispositif de chauffage de carburant, l'unité de commande de chauffage de carburant commandant le fonctionnement d'au moins un dispositif de chauffage de carburant ; caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour mettre en oeuvre une, plusieurs ou toutes les étapes consistant à : mesurer la température T, du carburant en aval du dispositif 3 de chauffage ; lire une température cible T. du carburant en aval du dispositif 3 de chauffage précédemment cité ; comparer la température T, du carburant en aval du dispositif de chauffage à la température cible Ta en aval du dispositif de chauffage ; calculer la puissance P', nécessaire à utiliser dans le dispositif 3 de chauffage ; appliquer la puissance calculée Pat, au dispositif 3 de chauffage commandé par l'unité 6 de commande de chauffage; comparer la température T, du carburant en aval du dispositif de chauffage à la température cible Ta du carburant. [0022] Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de commande de tem- pérature de carburant injecté dans un moteur à combustion comprend des moyens d'interruption de l'application de la puissance Pa, au dispositif de chauffage lorsque la température T, du carburant en aval du dispositif 3 de chauffage est supérieure à la température cible T du carburant. [0023] Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de commande de tem- pérature de carburant injecté dans un moteur à combustion comprend des moyens d'interruption de l'application de la puissance Paq au dispositif de chauffage lorsque la température Ti. du carburant en aval du dispositif 3 de chauffage est égale à la température cible T du carburant. [0024] Selon un mode de réalisation de l'invention, l'unité 9 de commande électronique de moteur a des moyens pour traiter la température T, du carburant. [0025] Selon un mode de réalisation de l'invention, l'unité 6 de commande de chauffage a des moyens pour traiter la température T, du carburant. [0026] Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de commande de tem- pérature de carburant injecté dans un moteur à combustion comprend des moyens pour mettre en oeuvre une étape de stockage de puissance anticipée pour le chauffage du carburant P. [0027] Description résumée des figures [0028] [fig.1] Diagramme du procédé de commande de la température du carburant injecté. [0029] [fig.2] Schéma d'un premier mode de réalisation du système de chauffage. [0030] [fig.3] Schéma d'un deuxième mode de réalisation du système de chauffage. [0031] [fig.4] Détails d'une configuration du système de chauffage avec un capteur de tem- pérature maître. [0032] [fig.5] Détails d'une deuxième configuration du système de chauffage avec des capteurs de température individuels. [0033] Description détaillée des figures [0034] Le système de chauffage et de gestion du chauffage de carburant est responsable de chauffer le carburant qui sera injecté dans le moteur jusqu'à une température prédéterminée. Le chauffage du carburant est destiné à améliorer l'atomisation de la pulvérisation du carburant injecté, en réduisant la taille de ses gouttelettes, ce qui se traduit par une meilleure préparation du mélange air-carburant, donnant un mélange plus homogène, qui se traduira par une diminution de la quantité de carburant injecté, diminuant ainsi la quantité de gaz et particules émis. [0035] Comme on peut le voir à la Figure 2, ledit système de chauffage de carburant est équipé (le: [0036] au moins une unité 9 (ou ECU) de commande électronique; [0037] au moins une unité 6 (ou HCU) de commande de chauffage; [0038] au moins un dispositif 3 de chauffage de carburant, qui peut être inséré à l'intérieur ou à l'extérieur d'une rampe 1 de carburant; [0039] au moins un injecteur 2 de carburant. [0040] Il peut y avoir une batterie 10. 6 [0041] Où la rampe 1 et les injecteurs 2 sont reliés par des tuyaux à une pompe 7 à carburant (représentée dans les Fig. 1 et 2 intégrée au réservoir de carburant) qui met la conduite 11 de carburant sous pression, et où il peut y avoir ou non des capteurs de température en aval et en amont du dispositif de chauffage de carburant. [0042] Le système de chauffage commence à fonctionner lorsque le moteur démarre. La gestion du système est destinée à garder la température Te du carburant injecté toujours à la température cible Ta. A cette fin, le système détermine la quantité d'énergie qui doit être fournie au carburant, sur la base de la température d'admission de carburant dans la rampe 1, du débit de carburant et du type de carburant. [0043] Ainsi, la présente invention décrit un procédé de commande de la température de carburant injecté dans un moteur à combustion, qui comprend : une unité 9 de commande électronique d'injection de carburant dans le moteur; au moins un dispositif 3 de chauffage de carburant agencé en contact avec le carburant ; au moins une unité 6 de commande de chauffage de carburant reliée à l'aide d'au moins une liaison de données à l'unité 9 de commande électronique d'injection, et reliée électriquement à au moins un dispositif 3 de chauffage de carburant, où l'unité 6 de commande de chauffage de carburant commande le fonctionnement d'au moins un dispositif 3 de chauffage de carburant, où ledit procédé et l'objet de la présente invention comprennent les étapes consistant à : mesurer une température T, du carburant en aval du dispositif 3 de chauffage ; lire une température cible T. du carburant en aval du dispositif 3 de chauffage préalablement indiquée dans l'unité 9 de commande électronique du moteur ou dans l'unité 6 de commande de chauffage; comparer la température T, du carburant en aval du dispositif de chauffage à la température cible T. en aval du dispositif de chauffage ; calculer une puissance Pac, nécessaire à utiliser dans le dispositif 3 de chauffage de sorte que le carburant en aval du dispositif 3 de chauffage soit chauffé jusqu'à la température cible T. ; appliquer la puissance calculée Pa, au dispositif 3 de chauffage commandé par l'unité 6 de commande de chauffage de sorte que le carburant en aval du dispositif 3 de chauffage soit chauffé jusqu'à la température cible T. ; comparer la température T, du carburant en aval du dispositif de chauffage à la température cible Ta. [0044] Le système de chauffage, équipé du dispositif 3 de chauffage et de l'unité 6 de commande de chauffage, ne chauffe pas le carburant lorsque la température en amont du dispositif de chauffage est supérieure ou égale à la température cible Ta. Par exemple, pendant le fonctionnement du moteur 8, après une longue période 7 d'utilisation, celui-ci chauffe et commence à chauffer les composants qui l'entourent. La température du moteur 8 peut être telle qu'elle amène le carburant d'admission à chauffer jusqu'à la température cible T' sans qu'il ne soit nécessaire de démarrer le dispositif 3 de chauffage de carburant. Dans ce cas, le dispositif 3 de chauffage est éteint pour économiser l'énergie, puisqu'il n'y a plus besoin de chauffer le carburant par les dispositifs 3 de chauffage. [0045] Un aspect fondamental de cette invention, pour que la réduction des émissions de polluants soit pleinement réalisée, est la température Te du carburant injecté. La température T' du carburant en aval du dispositif 3 de chauffage doit être connue. Pour déterminer la température T, du carburant injecté, un capteur 4 de température peut être placé au niveau de la sortie de la rampe 1 de carburant ou dans l'injecteur 2. Un capteur 4 peut être positionné à chaque sortie (pour chaque injecteur 2) comme le montre la Fig. 5, ou une sortie peut être utilisée comme étant maître (cc sera la référence de la température T, de carburant pour tous les injecteurs, quel que soit le nombre de cylindres), comme le montre la Fig. 4. En utilisant un capteur 4 pour chaque injecteur 2, la puissance appliquée P', à tous les dispositifs 3 de chauffage sera telle que la température cible T, est obtenue de manière égale en aval de chaque dispositif 3 de chauffage, malgré un déséquilibre possible entre les résistances de chaque dispositif 3 de chauffage. [0046] Dans un autre mode de réalisation du système, aucun capteur de température n'est utilisé dans le système de chauffage. Dans ce cas, la température T, du carburant injecté est calculée en utilisant un modèle de température inséré dans l'unité 9 de commande électronique du véhicule ou dans l'unité 6 de commande des dispositifs 3 de chauffage. Ce modèle recueille d'autres informations à partir du véhicule pour savoir jusqu'à quelle température le carburant a été chauffé. [0047] De plus, la température T,, du carburant à l'entrée de la rampe en amont du dispositif de chauffage est un autre aspect important de la présente invention. La température T,' du carburant en amont du dispositif de chauffage doit être connue. Pour déterminer la température initiale du carburant à chauffer, on peut placer un capteur de température de carburant n'importe où sur la conduite de carburant, entre le réservoir 8 de carburant et le dispositif 3 de chauffage. Cependant, plus il est proche du dispositif 3 de chauffage, plus la mesure de température sera précise. [0048] Dans un mode de réalisation alternatif du système, aucun capteur de température n'est utilisé pour mesurer la température en amont du dispositif 3 de chauffage. Dans ce cas, la température Tm, du carburant en amont du dispositif 3 de chauffage est calculée sur la base d'autres capteurs de température disponibles dans le moteur, tels que le capteur de température d'eau de refroidissement du moteur (non montré dans les figures), ou le capteur de température d'entrée d'air du moteur (non montré non plus), 8 ou le capteur de température d'huile du moteur (si disponible). [0049] Certaines variables qui influencent le procédé proposé sont déjà connues, et sont calculées en utilisant l'unité 9 de commande électronique du véhicule, telles que le débit de carburant à travers la rampe 1 et le type de carburant. [0050] Dans certaines conditions dynamiques, une accélération soudaine et une décélération importante peuvent toutes deux être demandées par le conducteur. Dans ces situations, il y a une grande variation dans la pédale d'accélération, détectée par le système de gestion de moteur. Ainsi, le système dc gestion de moteur peut prédire si le moteur nécessitera plus ou moins de masse de carburant. Ainsi, il anticipe l'injection d'un volume de carburant plus ou moins important pour permettre l'accélération ou la décélération sur la base d'un volume de carburant prédéterminé pour cette transition de vitesse du moteur. Ainsi, en utilisant cc même concept, le système de gestion de carburant peut anticiper le chauffage du carburant. Dans ce cas, il est possible de déterminer dans l'unité de commande électronique 9 un pré-ciblage ou un stockage anticipé de puissance P',, pour le chauffage du carburant, en chauffant le carburant à l'avance, de sorte que la température du carburant T, reste à la température cible T', même avec une forte variation du débit de carburant. [0051] Ainsi, pendant les variations brusques d'accélération, il n'y a pas dc variations de la température T, du carburant, puisque le système de commande de chauffage a déjà chauffé le carburant au préalable. De plus, le chauffage du carburant lors dc ces manoeuvres dynamiques produit également une réduction des polluants, car ces manoeuvres augmentaient le niveau total des émissions émises par le véhicule. 9 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3]