Brevet FR2557924A1 — publié le 19850712

"Procédé et dispositif de limitation de ln pleine charge d'un moteur à combustion interne." Etat de la technique: I1 est connu de limiter le dosage du car- burant dans un moteur à combustion interne en fixant à l'aide d'une courbe caractéristique quelle quantité maximale de carburant doit être injectée dans le moteur à combustion interne pour une vitesse de rotation déter- minée. Cette courbe caractéristique dite de pleine charge est alors obtenue grâce à des valeurs limites déterminées du moteur à combustion interne. C'est ainsi. par exemple, que la quantité de carburant injectée doit toujours être limitée à une valeur telle que la température des gaz d'échappement du moteur à combustion interne ne dépasse pas une valeur déterminée. Il en va de même pour la vites- se de rotation du moteur à combustion interne. Dans ce cas également, la quantité de carburant injectée doit tou- jours être limitée à une valeur telle que la vitesse de rotation du moteur à combustion interne ne dépasse pas une valeur déterminée et qu'ainsi le moteur à combustion in- terne ne soit pas endommagé. D'autres limites analogues peuvent être,par exemple. définies par des valeurs limites pour l'émission de substances nuisibles des gaz d'échappe- ment du moteur à combustion interne, par des valeurs limi- tes pour la pression maximale admissible dans la chambre de combustion du moteur à combustion interne, Lors de la mise au point d'un moteur à combustion interne, sa courbe caractéristique de pleine charge est déterminée, par exemple à l'aide d'essais. Dans une fabrication ulté- rieure en série de ce moteur à combustion interne, la quan- tité maximale de carburant pouvant être injectée est alors réglée de façon fixe sur chaque exemplaire individuel con- formément à la courbe caractéristique ainsi définie. Ce procédé pour la limitation de la pleine charge d'un moteur à combustion interne présente l'incon- vénient qu'il n'est pas tenu compte, lors de la détermina- tion de la courbe caractéristique de pleine charge, de la quantité d'air fournie au moteur à combustion interne. Ceci a pour conséquence,que lorsque la pression ou la tem- pérature de l'air se modifie, par exemple la composition des gaz d'échappement du moteur à combustion interne ou bien également la puissance délivrée par son moteur se modifie fortement. En outre, en associant rigidement une quantité de carburant maximale à injecter à une vitesse de rotation déterminée, on ne tientpaseompte des toléran- ces de fabrication lors de la réalisation des différents exemplaires du moteur à combustion interne. Ceci a pour consequence que ces différents exemplaires présentent alors diverses évolutions dans le temps du couple délivré. L'invention a pour but d'éviter ces incon- vénients et concerna à cet effet,un procédé pour limiter la pleine charge d'un moteur à combustion interne avec un champ caractéristique de pleine charge susceptible d'être prédéfini, et à au moins deux dimensions, qui fixe la quantité maximale de carburant pouvant être fournie au moteur à combustion interne en fonction de la vitesse de rotation de ce moteur à combustion interne, procédé carac- térisé en ce que,pour harmoniser entre eux plusieurs exem- plaires d'un moteur à combustion interne, seule une par- tie déterminée du champ caractéristique de pleine charge est influencée, et le champ caractéristique de pleine charge susceptible d'être prédéfini fixe l-a quantité maxi- male de carburant pouvant être fournie au moteur à combus- tion interne en fonction de la vitesse de rotation de ce moteur à combustion interne et en fonction de la quantité d'air fournie à ce moteur à combustion interne. Avantages de l'invention: La limitation conforme à l'invention de la pleine charge d'un moteur à combustion interne avec les caractéristiques indiquées ci-dessus présentepar rap- port à l'état connu de la technique l'avantage que, du fait que l'on tient compte de la quantité d'air fournie au moteur à combustion interne, et du fait que l'on tient compte des tolerances de fabrication intervenant lors de la réalisation de ce moteur, on obtient une adaptation optimale de la limitation de la pleine charge à tous les états de fonctionnement éventuels du moteur à combustion interne comme aussi aux différents exemplaires de ce moteur. D'autres caractéristiques de l'invention permettent d'envisager d'autres formes avantageuses et des perfectionnements du procédé défini ci-dessus. Desssins: Un exemple de réalisation de l'invention est représenté sur les dessins ci-joints et va être exposé plus en détail dans la description ci-après. - la figure 1 montre un champ caractéris- tique de pleine charge d'un moteur à combustion interne. - la figure 2 montre une courbe caracté- ristique de pleine charge pour une vitesse de rotation déterminée. - la figure 3 montre schématiquement un champ caractéristique de pleine charge. Description de l'exemple de réalisation: Dans le eas de l'exemple de réalisation décrit, il s'agit d'un moteur à combustion interne à allumage spontané, qui comporte un compresseur de surali- mentation pour fournir la quantité d'air. La valeur de cette quantité d'air fournie au moteur à combustion in- terne est déterminée au moyen de détecteurs à partir de la température de l'air alimenté, de la pression de l'air alimenté et de la vitesse de rotation du moteur à combus- tion interne. La vitesse de rotation du moteur à combus- tion interne est déterminée par un moyen de mesure de la vitesse de rotation. La quantité de carburant à injecter au moteur à combustion interne est calculée par un appa- reil électronique de commande. Cet appareil de commande est relié aux détecteurs appropriés et au moyen de dosage du carburant du moteur à combustion interne et il est constitué par un microprocesseur programmé de façon appro- priée. Sur la figure 1 des dessinsest représen- té un champ caractéristique de pleine charge d'un moteur à combustion interne. Dans le cas de cette figure 1, il s'agit d'une représentation en trois dimensions. Sur les trois axes de coordonnées de la figure 1, sont reportées la quantité de carburant QK, la quantité d'air QL et la vitesse de rotation N. Le champ caractéristique de la figure 1 est constitué de quatre surfaces qui occupent des positions différentes dans l'espace du système de coordonnées. La référence 20 désigne la surface qui repré- senté la limite de fumée du moteur à combustion interne. Un dépassement de cette limite vers des quantités de car- burant injectées trop importantes signifierait un dépas- sement des émissions admissibles de substances nuisibles dans les gaz d'échappement du moteur à combustion interne. La référence 21 désigne la surface limite prédéfinie par la température maximale admissible des gaz d'échappement. Un dépassement de cette limite vers des températures plus élevées du fait de l'injection de trop de carburant aurait pour conséquence de mettre thermiquement en danger le moteur à combustion interne. La référence 22 désigne une surface de couples constants pour une vitesse de rotation respectivement constante, surface sur laquelle on revien- dra plus en détail ultérieurement. La référence 23 désigne une surface limite définie par la pression maximale admis- sible de combustion dans les chambres de combustion du moteur à combustion interne. Si du fait de l'injection de trop de carburant, cette surface et donc également la pression maximale admissible sont dépassées, ceci peut avoir pour conséquence des dégâts majeurs sur le moteur à combustion interne. Dans le système de coordonnées tridimen- sionnel de la figure 1, il a été en outre reporté une vitesse de rotation NN pour laquelle la quantité d'air QLN est fournie à partir du compresseur du moteur à combustion interne et pour laquelle, de ce fait,la quantité de carbu- rant QKN est fournie au moteur à combustion interne. Cet état de fonctionnement du moteur à combustion interne est désigné dans le champ caractéristique tridimensionnel de la figure 1. par la référence 25. Le couple que délivre le moteur à combustion interne dans l'état de fonctionnement indiqué sous la référence 25, est délivré sur la ligne de liaison d'ensemble des états de fonctionnement désignés par 25 et 25'. L'état de fonctionnement considéré dépend de la quantité d'air QL fournie au moteur à combustion interne. Ceci a pour conséquence,que pour une vitesse de rotation constante NN, l'intervalle de quantité d'air QLN- QLN' implique une quantité de carburant à injecter en pro- venance de l'intervalle de quantité de carburant QKN-QKN', quantité qui est précisément d'une importance telle que dans tous les états de fonctionnement, le moteur à combus- tion interne délivre toujours le même couple. La figure 2 montre une courbe caractéris- tique de pleine charge d'un moteur à combustion interne pour une vitesse de rotation déterminée. Cette courbe caractéristique de pleine charge découle du champ carac- téristique de pleine charge de la figure 1 en limitant ce champ caractéristique à une vitesse de rotation déter- minée. Le champ caractéristique tridimensionnel QK = f (QL, N) se réduit ainsi à la courbe caractéristi- que bidimensionnelle QK = f (QL, N = NN). De ce fait, le point désigné par la référence 25 sur la figure 2 corres- pond au point de même désignation de la figure 1. La réfé- rence 31 désigne la limite de température des gaz d'échap- pement du moteur à combustion interne pour la vitesse de rotation NN, la courbe avec la référence 32 est la courbe de couple constant, et la courbe limite de la pression maximale de combustion porte la référence 33. La courbe caractéristique de pleine charge du moteur à combustion interne est désignée globalement par la référence 37 tan- dis qu'une des courbes caractéristiques de charge partiel- le du moteur à combustion interne porte la référence 38. Les surfaces limites représentées sur la figure 1, à savoir la limite de fumée, la limite de tem- pérature des gaz d'échappement, et la limite de pression maximale de combustion, qui interviennent à nouveau sur la figure 2 en tant que courbes limites pour la vitesse de rotation déterminée NN, sont obtenues lors de la mise au point du moteur à combustion interne par exemple grâce à des essais. La limitation de pleine charge du moteur à combustion interne pourrait dès lors être fixée unique- ment par les trois surfaces limites précitées. Mais il s'est toutefois avéré comme particulièrement avantageux, surtout pour l'ajustement des différents exemplaires du moteur à combustion interne dans la fabrication de série, de tenir compte également, en supplément des trois sur- faces limites précitées, d'une surface de couple constant pour la limitation de la pleine charge du moteur à com- bustion interne. Grâce à l'introduction de cette surface de couple constant, on obtient que, dans des zones détermi- nées de la quantité d'air fournie par le compression du moteur à combustion interne, la quantité de carburant injectée soit toujours exactement celle pour laquelle le moteur à combustion interne délivre, pour une vitesse de rotation respectivement constante, un couple constant qui est indépendant de la quantité d'air. Dans la figure 1, cette zone est représentée par la surface limite 22. Sur la figure 2, la courbe limite 32 définit toujours la quan- tité de-carburant qui doit être injectée pour une vitesse de rotation déterminée, par exemple la vitesse de rotation NN, et pour une quantité d'air mesurée déterminée, pour obtenir un couple constant. D'une manière particulièrement avantageuse, il est désormais possible, à l'aide de cette courbe limite de couple constant, de régler sur le meme couple, lors de la fabrication en série du moteur à com- bustion interne, tous les exemplaires de ce moteur par décalage de cette courbe limite de couple constant pour une vitesse de rotation déterminée susceptible d'être pré- définie, par exemple la vitesse de rotation NN. Ce déca- lage de la courbe-limite de couple constant 32 est indi- qué sur la figure 2 par la référence 35. Le décalage de la courbe limite de couple constant, tel qu'il est représenté sur la figure 2 a pour consequence que l'ensemble des surfaces limites de couple constant, telles qu'elles sont représentées sur la figure 1, est également décalé. Qela signifie que l'ensemble des exemplaires du moteur a combustion interne dans la fabri- cation de série reçoitaprès l'ajustement dans une éten- due déterminée de la quantité d'air fournie sur la tota- iité de la gamme des vitesses de rotation exactement la quantité de carburant injectée pour qu'ils fournissent tous]e même couple. Il est alors particulièrement avan- tageux quel lors de cet ajustement, seule la surface limite du couple constant soit décalée et que ainsi l'ensemble des autres surfaces limites, a savoir la limite de fumée la limite de température des gaz d'échappement, et la limite de la pression maximale de combustion, ne soit pas influencé par ce décalage. Cela signifie que ces limites sont identiques pour tous les exemplaires du moteur à combustion interne dans la fabrication de série. Cette corrélation est représentée sur la figure 3 des des- sins. Cette figure 3 montre un champ caractéristique sché- matique d'un moteur à combustion interne. La surface de limitation de la température des gaz d'échappement est désignée par 41, la surface de limitation de la pression maximale de combustion porte la référence 43 et la réfé- rence 42 concerne la surface de couple constant. La réfé- rence 45 désigne le décalage de la surface de référence du couple constant 42. La référence 47 désigne sur la figure 3 la courbe caractéristique de pleine charge d'un exemplai- re du moteur à combustion interne pour la vitesse de rota- tion NN. Si l'on compare la courbe caractéristique 37 de la figure 2 avec cette courbe caractéristique de pleine charge 47, on reconnaît que la courbe caractéristique 47 se distingue précisément par le décalage 45 de la courbe caractéristique 37. La courbe caractéristique 47 est en conséquence la courbe caractéristique d'un exemplaire particulier du moteur à combustion interne tandis que la courbe caractéristique 37 représente la courbe caracté- ristique générale du moteur à combustion interne. En d'autres termes, cela signifie qu'il s'agit dans le cas de la courbe caractéristique 37 d'une "courbe caractéristique théorique" que doivent avoir l'en- semble des exemplaires du moteur à combustion interne lors- qu'il délivre un couple dans la zone d'un couple constant, mais qu'ils n'ont toutefois pas du fait des tolérances de fabrication. Dans le cas de la courbe caractéristique 47 par contre, il s'agit de la "courbe caractéristique réel- le" d'un exemplaire particulier du moteur à combustion interne. pour lequel les tolérances de fabrication inter- venant ont été compensées par le décalage 47 de la sur- face limite de couple constant 42. Ce décalage est alors entrepris de façon que l'ensemble des moteurs à combus- tion interne délivre pour une vitesse de rotation déter- minée le meme couple. Le coeur de l'invention réside en ce que pour l'harmonisation de plusieurs exemplaires d'un moteur à combustion interne les uns par rapport aux autres une seule partie déterminée du champ caractéristique de pleine charge est influencee. Dans l'exemple de réalisation décrit, une surface de couple constant est décalée à cet effet, de sorte que pour l'ensemble des exemplaires du moteur à combustion interne, ce couple présente une valeur détermi- nee. On doit maintenant exposer dans ce qui suit comment le procédé décrit pour la limitation de la pleine charge d'un moteur a combustion interne peut être par exemple mis en oeuvre. A cet effet, il faut d'abord trouver, lors de la mise au point d'un moteur à combustion interne grace a des essais. les surfaces limites optimales pour le moteur a combustion interne, à savoir la limite de fumée, la limite de température des gaz d'échappement. et la limite de la pression maximale de combustion en fonction de la vitesse de rotation du mo- teur à combustion interne et de la quantité d'air fournie à ce moteur à combustion interne. Ensuite, la surface limite de couple constant est déterminée par exemple se- lon le point de vue d'une évolution optimale du couple du moteur a combustion interne. Ainsi, le champ caracté- ristique de pleine charge du moteur à combustion interne est complet et peut être mémorisé dans l'appareil élec- tronique de commande. Ce champ caractéristique ne tient toutefois pas encore compte des tolérances de fabrication qui doivent intervenir lors de la réalisation des diffé- rents exemplaires du moteur à combustion interne. Ces tolé- rances sont compensées après la réalisation d'un exemplai- re du moteur à combustion interne. A cet effet, chaque exemplaire individuel du moteur à combustion interne est exploité sur un poste de contrôle du moteur avec une vi- tesse de rotation déterminée. A l'aide d'un moyen de réglage sur l'appareil électronique de commande par exemple d'un potentiomètre, le moteur à combustion inter- ne est alors réglé sur la délivrance d'un couple détermi- né susceptible d'être prédéfini. Ce réglage au moyen du moyen de réglage provoque un décalage de la surface limite de couple constant (voir la figure 3). Après le réglage des différents exemplaires du moteur à combustion interne, l'ensemble de ces exemplaires fournit,en conséquence pour la vitesse de rotation déterminée le même couple. Mais simultanément, ,l'ensemble des exemplaires comporte aussi les mêmes surfaces limites en ce qui concerne la tempéra- ture des gaz d'échappement, la pression maximale de com- bustion, et la fumée. Lors du fonctionnement du moteur à combustion interne, l'appareil électronique de commande sélectionne toujours la valeur de la quantité de carbu- rant la plus faible qui est définie par une des surfaces limites pour une vitesse de rotation déterminée et pour une quantité d'air correspondante déterminée. C'est ainsi que,par rapport aux surfaces limites, une sélection de valeur minimale a toujours lieu. Dans l'exemple de réalisation décrit, la surface limite de couple constant est toujours seulement décalée, l'importance de ce décalage étant fonction d'une valeur déterminée et prédéfinie du couple. Dans des conditions déterminées, il peut être maintenant particu- lièrement avantageux non seulement de placer par translation surface limite de couple constant,mais également de la déplacer en rotation. A cet effet, un ou plusieurs moyens de réglage peuvent être nécessaires. )1 Dans l'exemple de réalisation décrit.- les paramètres du champ caractéristique de pleine charge étaient la vitesse de rotation du moteur a combustion interne, la quantité d'air fournie au moteur à combustion interne, et la quantité de carburant injectée. Mais l'in- vention n'est pas limitée à ces paramètres d'un exemple de réalisation. I1 peut s'agir par exemple,aussi de la quantité d'air, de la quantité de carburant ou bien d'au- tres paramètres du moteur à combustion interne. Egalement, l'invention n'est pas uniquement applicable aux moteurs Diesel à combustion interne mais,également,à l'ensemble des moteurs comportant une limitation de la pleine charge. Il peut alors être possible que les paramètres des surfa- ces limites décrits dans l'exemple de réalisation, à savoir la température des gaz d'échappement, de la fumée, puissent être remplacés par d'autres paramètres. En dernier lieu, il doit être encore souligné qu 'il ne doit pas, en ce qui concerne les surfaces limites à déca- ler,s'agir inconditionnellement comme cela est exposé dans l'exemple de réalisation décrit d'une surface limite de couple constant mais qu'il peut également s'agir pour cette surface limite comme cela est également le cas lors du décalage d'un critère de réglage déterminé, d'un autre paramètre de fonctionnement du moteur à combustion inter- ne. Il est également possible que comme moyer de réglage pour influencer le champ caractéristique de pleine charge il ne soit pas utilisé de moyens analogiques, par exemple un potentiomètre, mais, par exemple, une mémoi- re c'est-à-dire un moyen numérique, recevant la valeur correspondante. Il est seulement important que la valeur correspondante puisse être fournie depuis l'extérieur ià appareil de commande. RE V E N D I C A T I 0 N S 1 ) Procédé pour limiter la pleine charge d'un moteur à combustion interne avec un champ caractéris- tique de pleine charge susceptible d'être prédéfini et à au moins deux dimensions, qui fixe la quantité maximale de carburant pouvant être fournie au moteur à combustion interne en fonction de la vitesse de rotation de ce moteur à combustion interne, procédé caractérisé en ce que, pour harmoniser entre eux plusieurs exemplaires d'un moteur à combustion interne, seule une partie déterminée du champ caractéristique de pleine charge est influencée. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le champ caractéristique de pleine charge susceptible d'être prédéfini fixe la quantité maxi- male de carburant pouvant être fournie au moteur à combus- tion interne en fonction de la vitesse de rotation de ce moteur à combustion interne et en fonction de la quantité d'air fournie à ce moteur à combustion interne. 3 ) Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le champ caractéristique de pleine charge susceptible d'être prédéfini est constitué d'au moins un plan susceptible d'être prédéfini. 4 ) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la partie déterminée devant être influencée est un des plans susceptibles d'être prédéfinis. ) Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les plans susceptibles d'être pré- définis sont fixés par des états de fonctionnement déter- minés du moteur à combustion interne. 6 ) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que dans le cas des états de fonctionne- ment déterminés du moteur à combustion interne, il s'agit de la température maximale admissible des gaz d'échappe- ment, de la pression maximale admissible des points de la combustion, de compositions déterminées des gaz d'échappement du moteur à combustion interne, 7 ) Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce qu'un des plans susceptibles d'être prédéfinis est défini par la délivrance d'un couple cons- tant du moteur à combustion interne. ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la partie déterminée du champ caractéristique de pleine charge est déplacée en rotation d'une manière susceptible d'être pré- définie. 9 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la partie déterminée du champ caractéristique de pleine charge est déplacée parallèlement. 10 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications I à 9, caractérisé en ce que le critère de réglage pour le moteur à combustion interne est une valeur déterminée, susceptible d'être prédéfinie, d'un des plans susceptibles d'être prédéfinis. 110 ) Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le critère de réglage pour le moteur à combustion interne est un couple déterminé, susceptible d'être prédéfini. 12 ) Procédé selon l'une quelconoue des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que c'est tou- jours la plus petite des quantités de carburant définies par un des plans susceptibles d'être prédéfinis qui est fournie au moteur à combustion interne. 13 ) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de limitation de la pleine charge d'un moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 12, dispositif comportant des détecteurs pour les grandeurs caractéristiques de fonctionnement du moteur à combustion interne, un appareil électronique de commande ainsi que des moyens de dosage de carburant, dispositif caractérisé en ce que,pour influencer la partie détermi- née du champ caractéristique de pleine charge, un moyen de réglage est susceptible d'être raccordé à l'appareil électronique de commande. 14 ) Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que, dans le cas du moyen de réglage, il s'agit de moyens analogiques, par exemple un potentio- mètre et/ou un moyen numérique,par exemple une mémoire.