Brevet FR2545878A1 — publié le 19841116

? 8 PROCEDE DE COUPURE DE L'INJECTION DE CARBURANT PENDANT LES PHASES DE DECELERATION D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE. La présente invention concerne un procédé de coupure de l'injec- tion de carburant dans les phases de décélération d'un moteur à combustion interne. Avec les systèmes d'injection de carburant à commande électro- nique, qu'ils soient du type mono-point ou multi-points,il est possible d'améliorer la consommation moyenne des moteurs en cou- pant l'injection de carburant dans les zones de forte décéléra- tion. Cette coupure de l'injection de carburant peut être déclenchée en réponse à la fermeture d'un contacteur électrique indiquant la position fermée du papillon de commande de débit d'air du moteur, à la détection d'un seuil de la pression régnant au collecteur d'admission, à la détection d'un temps d'injection limite prédé- terminé ou analogue. L'économie de carburant réalisée sera d'autant plus importante que la coupure d'injection sera plus longue Il est donc souhai- table de remettre en service le système d'injection, c'est-à- dire d'injecter à nouveau du carburant, à un régime du moteur qui soit le plus bas possible. Ceci ne va pas sans difficultés car on constate que la chute de régime d'un moteur non chargé est beaucoup plus importante lors- qu'il n'est pas alimenté Il résulte donc de la procédure de cou- pure en décélération un risque élevé de calage du moteur lorsque le régime de remise en service de l'injection, ci-après appelé "régime ou seuil de réattelage", est trop bas Ce phénomène est sensible après une accélération à vide (particulièrement en pré- sence d'une direction assistée braquée) ou lorsque le conducteur débraye après une longue décélération en charge. 9398 i _ Ceste difficulté oeut être rencontrée avec des systèmes d'injec- tion multi-points (un injecteur par cylindre), mais elle est for- tement amplifiée avec un système d'injection de type mono-point cemportant un injecteur unique positionné au-dessus d'un papillon disposé dans un corps similaire à celui d'un carburateur pour commander le débit d'air du moteur Il existe en effet pour celui-ci un retard important entre l'ordre de reprendre l'injec- tion et le moment o un cylindre a reçu suffisamment de carburant pour assurer une combustion correcte. L'invention vise à fournir un procédé de coupure de l'injection de carburant pour un moteur à combustion interne à injection com- mandée électroniquement qui assure un fonctionnement satisfaisant du moteur sur le plan qualitatif et agrément de conduite, tout en permettant de maximiser les gains en consommation grâce à une anticipation du phénomène de réattelage lorsqu'il y a risque de calage du moteur. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de coupure de l'injection de carburant dans les phases de décélération d'un moteur à combustion interne, suivant lequel on interrompt l'in- jection de carburant en réponse à la détection d'une décélération et on commande à nouveau l'injection de carburant lorsqu'un seuil lié au régime du moteur est atteint, caractérisé en ce qu'on mesure la vitesse ou la période de rotation du moteur sur des intervalles ou angles de rotation égaux consécutifs, on calcule la différence entre la vitesse ou période mesurée sur le der- nier intervalle et la vitesse ou période mesurée sur au moins un inter- valle précédent, on compare ladite différenceà un seuil fixeet, si une condition de décélération du moteur est détectée, on commande à nouveau l'injection de carburant lorsque la différence est supérieure au seuil. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressorti- ront de la description qui va suivre d'un exemple de mise en oeuvre illustré par les dessins annexés sur lesquels: 49398 1 167 e -3- la figure 1 est un graphique montrant la variation du régime d'un moteur à injection d'essence en fonction du temps dans le cas d'une décélération en charge suivie d'une décélération à vide; la figure 2 est un schéma-bloc d'un système d'injection mono- point pour la mise en oeuvre du procédé de coupure de l'injec- tion suivant l'invention; et la figure 3 est un algorithme illustrant le procédé suivant l'invention. Le graphique de la figure 1 montre un exemple d'évolution du régime N (tr/mn) d'un moteur à combustion interne à injection d'essence et à allumage commandé de véhicule automobile Entre les instants t O et t 1 le régime du moteur est constant et, à par- tir de l'instant t 1, il se produit une décélération en charge consécutive à un levé de pied de la pédale d'accélérateur de la part du conducteur du véhicule A l'instant t celui-ci débraye et on constate que la décélération du moteur est alors beaucoup plus accentuée qu'entre les instants t 1 et t 2. L'injection d'essence ayant été coupée à l'instant t 1 du levé de pied de la pédale d'accélérateur, cette injection est remise en service à un régime NS appelé "seuil de réattelage", à l'instant t 3 La pédale d'accélérateur étant supposée être toujours relâ- chée, c'est-à-dire le papillon des gaz fermé, le régime du moteur décroît ensuite progressivement jusqu'au régime de ralenti NR du moteur. Ce graphique de la figure 1 montre que le seuil de réattelage NS doit être à la fois élevé pour éviter le calage du moteur lors des fortes décélérations à vide et le plus bas possible pour maximiser les gains de consommation lors des plus faibles décélé- rations en charge o le risque de calage n'est pas aussi élevé. 493 M 4- Ceci conduit à adopter un seuil de réattelage NS variable en fonction des conditions instantanées de fonctionnement du moteur. Une solution consisterait à comparer la dérivée du régime ou de la période du moteur calculée sur un intervalle de rotation angu- laire donné à un seuil lui-même fonction du régime Toutefois, cette solution est relativement complexe et lourde à mettre en oeuvre. Pour résoudre ce problème, l'invention consiste, lorsqu'une con- dition de décélération a été détectée et l'injection de carbu- rant coupée, à comparer en permanence la différence entre les vitesses ou périodes de rotation du moteur au cours de deux intervalles angulaires égaux consécutifs à un seuil fixe S et à commander à nouveau l'injection de carburant lorsque la diffé- rence est supérieure au seuil S L'intervalle angulaire choisi sera de préférence égal à celui qui sépare le passage des pistons par le point mort haut, à savoir un demi-tour dans le cas d'un moteur à quatre cylindres. La figure 2 décrit un système d'injection mono-point pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention Un système d'in- jection similaire est décrit plus en détail dans la demande de brevet français 82/13 996 à laquelle on pourra se reporter, étant entendu que l'invention n' est pas limitée à un tel système. Brièvement, le système d'injection mono-point représenté comprend un microcalculateur programmé 1 tel que, par exemple, le micro- processeur MC 6801, qui reçoit sur une entrée la valeur de la pression dans la tubulure d'admission du moteur fournie par un capteur de pression 2 et convertie sous forme numérique par un convertisseur analogique/numérique 3 Un capteur de position 4 détectant le passage des dents dont est munie à sa périphérie une cible fixée sur le vilebrequin du moteur et tournant en syn- chronisme avec lui délivre un signal qui est mis en forme et 49398 1 1676 -5 traité dans un bloc 5 Le bloc 5 produit un signal de synchroni- sation Sy identifiant le passage de chaque cylindre par un point mort haut et servant au microcaloulateur 1 à calculer la vitesse du moteur L'acquisition et le calcul de ces paramètres "pres- sion" et "vitesse" et une cartographie qu'il possède en mémoire permettent au microcalculateur 1 de calculer le temps d'injection Pt calculéesuivant un algorithme approprié Grâce au signal de i synchronisation Sy et à son horloge interne, le microcalculateur 1 commande, au voisinage du point mort haut, l'ouverture d'un injecteur 7 par l'intermédiaire d'un circuit de puissance 6. En outre le calculateur 1 est connecté par l'une de ses entrées à un contacteur électrique de papillon 8 qui se ferme lorsque le papillon des gaz du moteur est en position de fermeture, c'est- à-dire que le conducteur a le pied levé de la pédale d'accélé- rateur. On se reportera maintenant à la figure 3 qui représente un algo- rithme pouvant être inserré dans le programme principal du cal- culateur d'injection 1 pour mettre en oeuvre le procédé de cou- pure de l'injection Comme connu en soi, ce programme ainsi que l'algorithme de coupure se déroulent avec une périodicité fonc- tion du nombre de cylindres du moteur, c'est-à-dire à chaque demi-tour dans le cas d'un moteur à quatre cylindres, ce que l'on supposera être le cas dans la suite. La première étape 10 est un test sur la vitesse N du moteur que l'on compare à un régime limite Nl En effet, on ne procède jamais à la coupure de l'injection si la vitesse de rotation est inférieure à ce régime limite Ni, par exemple 1 100 tr/mn; dans ce cas, le temps d'injection t est alors calculé par un sous- programme classique 11 en fonction, notamment, du régime et de la pression, comme indiqué précédemment. 49398 1 -6 Si le régime N est supérieur au régime limite Nl, on effectue en 12 un test pour déterminer si le moteur est ou non en décéléra- tion La réponse à ce test est donnée par l'état du contacteur 8 (ouverture ou fermeture), ou par tout autre moyen approprié. Si une décélération n'est pas détectée on passe au sous-programme 11 et, dans le cas contraire, on calcule et mémorise le temps Tn mis par le moteur pour effectuer le dernier demi-tour (étape 13). On calcule ensuite à l'étape 14 la différence a T entre le temps Tn et le temps Tn 1 de rotation du moteur au demi-tour précé- dent. A l'étape 15, on compare la différence A T avec un seuil fixe S: si /T est inférieur au seuil S on maintient la coupure de l'injection (t = O à l'étape 16) et on passe à la suite du programme représentée sous forme du bloc 17; si A T est supérieur ou égal au seuil S, on reprend l'injection de carburant Pour cette première injection suivant une cou- pure, on engendre de préférence un temps d'injection constant K(étape 18), nettement supérieur, par exemple de trois à cinq fois, à celui qui serait normalement calculé par le microcalculateur en fonction des paramètres instantanés du moteur, sachant quele papillon est alors fermé et que le régime de réattelage Ns, bien que variable, est compris en pratique dans une certaine fourchette, de l'ordre de 1 300 à 1 500 tr/mn. Il est connu que, lors d'un démarrage à froid ou après une cou- pure en décélération, une partie du carburant injecté à tendance à se déposer sur les parois du collecteur d'admission L'injec- tion d'une quantité de carburant nettement supérieure à celle théoriquement nécessaire pour assurer la combustion pour les conditions données du moteur, lors du premier coup d'injection suivant une coupure, permet de remédier à ce phénomène de mouillage des parois du collecteur d'admission. 49398 1 1 e : * -7- Le procédé décrit en regard de la figure 3 peut néanmoins, dans certaines circonstances, provoquer de façon prématurée le phéno- mène de réattelage en raison de variations rapides de période instantanées qui sont souvent fugitives et d'origine mécanique, tels que du jeu dans les transmissions, des problèmes de suspen- sion du moteur, ou bien encore tout autre phénomène engendrant des variations de vitesse instantanées et brèves. -Une manière simple de s'affranchir de ces problèmes de variations de vitesse parasites consiste à comparer au seuil S la différence entre la période mesurée sur le dernier intervalle angulaire et la période mesurée à l'intervalle angulaire précédant vue à tra- vers un filtre passe-haut, ce qui, en transformée de Laplace, s'exprime sous la forme z T S 1 + expression dans laquelle Z est l'opérateur de Laplace Z est une constante de temps de filtrage de valeur prédéterminée. En pratique, seule l'étape 14 de l'organigramme de la figure 3 est modifiée et se trouve remplacée par deux étapes successives la première qui consiste à calculer la valeur T vue à travers un filtre passe-haut de la période mesurée sur l'intervalle angulaire précédent et exprimée par la relation Tn = _ Tn 1 + ( 1 -/,) ( 1) dans laquelle: -8 _ Tn est la période mesurée à l'intervalle angulaire pré- cédent Tn est la valeur de la période vue à travers un filtre passe-haut à l'intervalle angulaire précédent; d est une constante programmable de valeur prédéterminée la seconde qui consiste à calculer la différence précitée AT qui est telle que n n Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisa- tion qui viennent d'être décrits et de nombreuses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre C'est ainsi, par exemple, que l'on peut calculer la variation de régime A N au lieu de la variation de période A T d'un intervalle angulaire au suivant et comparer ii N à un seuil fixe On peut également réaliser les tests 10 et 12 sur le régime limite N et la détec- tion d'une décélération après le calcul de la période T ou du régime N à l'intervalle précédent, ou après le calcul de te T ou N La relation ( 1) peut donc s'exprimer sous la forme générale Xn = Xn _ 1 + (I X 1 n n-in 1 dans laquelle X représente soit la période T, soit la vitesse ou régime N. On notera enfin qu'à la reprise de l'injection suivant une coupure en décélération, on peut engendrer plusieurs coups d'injection de durée supérieure à celle théoriquement nécessaire pour assurer la combus- tion pour les conditions données du moteur. 49398 1 167, -9- REVENDICATIONS. 1 Procédé de coupure de l'injection de carburant dans les phases de décélération d'un moteur à combustion interne, suivant lequel on interrompt l'injection de carburant en réponse à la détection d'une décélération et on commande à nouveau l'injection de carbu- rant lorsqu'un seuil lié au régime du moteur est atteint, carac- térisé en ce qu'on mesure la vitesse (N) ou la période de rota- tion (T) du moteur sur des intervalles ou angles de rotation égaux consécutifs, on calcule la différence (,à N,}T) entre la vitesse ou période mesurée sur le dernier intervalle et la vitesse ou période mesurée sur au moins un intervalle précédent, on com- pare ladite différence (àà N, t T) à un seuil fixe (S) et, si une condition de décélération du moteur est détectée, on commande à nouveau l'injection de carburant lorsque la différence ( ii N, AT) est supérieure au seuil (S). 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on com- pare au seuil (S) la différence (}t N, A T) entre la vitesse ou période (Nn, Tn) mesurée sur le dernier intervalle angulaire et la vitesse ou période (Nn Tn 1) mesurée sur l'intervalle angulaire précédent. 3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on com- pare au seuil (S) la différence ( à N, t T) entre la vitesse ou période (Nn, Tn) mesurée sur le dernier intervalle angulaire et la valeur (Nn, Tn) vue à travers un filtre passe-haut de la vitesse ou de la période (N T 1) mesurée sur l'intervalle n -'Tn -msresrlitral angulaire précédent. 4 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la valeur (Nn, Tn) vue à travers un filtre passe-haut de la vitesse ou de la période (Nn i Tn 1) mesurée sur l'intervalle angulaire précédent est calculée conformément à la relation 254587,8 - n = n + 1 Xn ly dans laquelle: Xn 1 est la vitesse (N) ou la période (T) mesurée à l'intervalle angulaire précédent Xn 1 est la valeur de la vitesse ou de la période n- vue à travers un filtre passe-haut à l'intervalle angulaire précédent; et i est une constante programmable de valeur prédé- terminée. 5 Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on détecte une condition de décélération du moteur par lecture de l'état d'un contacteur électrique ( 8) de papillon et on autorise la coupure de l'injection d'essence lors- que, d'une part, le contacteur est dans un état représentatif de la position fermée du papillon et que, d'autre part, le régime du moteur est supérieur à un régime limite (N 1). 6 Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, lorsque ladite différence ( A T, A N) est supérieure au seuil fixe (S), on commande un premier coup d'in- jection de durée fixe et supérieure au temps d'injection stricte- ment nécessaire pour assurer théoriquement la combustion dans les conditions instantanées de fonctionnement du moteur. 49398 11676