Brevet FR2594889A1 — publié le 19870828

L'invention concerne un procédé pour compenser en cours d'utilisation la diminution du débit de carburant d'un injecteur de moteur à combustion interne. Dans les systèmes d'injection en boucle ouverte, c'est-à-dire dépourvus d'une sonde de mesure permettant d'asservir la richesse du mélange admis dans le moteur à celle des gaz d'échappement, la loi d'injection déterminée expérimentalement pour un moteur donné est mémorisée définitivement sous forme cartographique dans une mémoire associée à un calculateur d'injection. Le respect de cette loi d'injection suppose que les caractéristiques de débit des injecteurs électromagnétiques utilisés, dont les tolérances de fabrication sont très sévères, ne varient pas en cours d'utilisation. Ialheureusement, tel n'est pas le cas car certains carburants peuvent provoquer un encrassement sensible des injecteurs par dépôt d'éléments solides sur leur aiguille. Ce phénomène est particulièrement marqué avec les carburants dépourvus de certains additifs, qui tendent à s'imposer essentiellement pour des raisons de colt. ---------------------------------------- -------- Il s'ensuit une perte de débit qui peut atteindre 19 % et provoquer de graves défauts de fonctionnement sur les véhicules par appauvrissement excessif du mélange air/essence. Les injecteurs électromagnétiques utilisés, implantés sur le collecteur d'admission juste en amont de soupapes dans le cas d'une injection dite multi-points (plusieurs injecteurs) ou en amont du papillon des gaz dans le cas d'une injection dite mono-point (un seul injecteur), fonctionnent avec un écart pression carburant-pression d'air à l'admission constant obtenu par un régulateur mécanique. Le débit injecté est alors une fonction linéaire du tenps d'ouverture réel de l'injecteur. Par ailleurs, pour un moteur donné, le débit du ou des injecteurs est en relation prédéterninée avec le rempli6sage d'air du moteur obtenu, suivant les systèmes d'injection utilisés, par mesure de la pression ou du débit d'air à l'admission. En conséquence, il existe également entre le temps d'ouverture du ou des injecteurs et le remplissage d'air du moteur une relation prédéterminée qui constitue la loi d'injection mémorisée sous forme cartographique. Cette relation est en principe linéaire et subit des corrections fonctions du régime moteur et éventuellement d'autres paramètres de fonctionnement de ce dernier. Ces systèmes d'injection électroniques comportent en outre un potentiomètre de réglage permettant d'ajuster manuellement le temps d'ouverture du ou des injecteurs au ralenti. Ce potentiomètre permet de régler le ralenti du moteur lors de la mise en service d'un véhicule puis, périodiquement, au cours de sa durée de vie, si ltencras- serment du ou des injecteurs provoque des modifications de richesse au ralenti. Toutefois, ce réglage du potentiomètre de ralenti ne permet de compenser l'encrassement des injecteurs qu'au voisinage du ralenti de sorte que dans le reste de sa plage d'utilisation le fonctionnement du moteur demeure détérioré. Pour remédier à cet inconvénient, il est déjà connu d'augmenter la pression du carburant délivré à chaque injecteur. Pour ce faire, on peut utiliser un régulateur qui fait varier la pression de carburant de façon continue, mais le prix en est prohibitif. On peut également utiliser un régulateur permettant de faire varier la pression de carburant par paliers, mais il s'agit là d'une solution de compromis qui, tout en n'étant pas d'un cott négligeable, ne permet pas un réglage suffisamment fin pour respecter correctement la relation prédéterminée existant entre le débit de l'injecteur et le remplissage d'air du moteur. L'invention vise à fournir un procédé qui permette, en cours dtutilisation, de compenser la diminution de débit de carburant d'un injecteur faisant partie d'un système d'injection électronique, et ceci sans faire appel à des modifications conteuses de certains composants de ce système dtinjection. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé pour compenser en cours d'utilisation la diminution de débit de carburant d'un injecteur de moteur à combustion interne, suivant lequel le débit de l'injecteur, proportionnel à son temps d'ouverture commandé par un calculateur électronique, est en relation prédéterminée avec le remplissage d'air du moteur et son débit de ralenti est ajustable au moyen d'un organe de réglage manuel, caractérisé en ce que le calculateur compare périodiquement la valeur réglée dudit organe à une valeur de seuil prédéterminée et, en cas de dépassement de la valeur de seuil par la valeur réglée manuellement, modifie le temps d'ouverture de l'injecteur en fonction de ladite valeur réglée de l'organe, suivant une loi déterminée expérimentalement pour maintenir sensiblement inchangée ladite relation prédéterminée entre le débit de carburant et le remplissage d'air du moteur. Suivant une caractéristique, la relation entre le débit de carburant et le remplissage d'air du moteur étant linéaire, le calculateur maintient constante la pente de la droite liant le temps d'injection au remplissage d'air du moteur si la valeur réglée est inférieure ou égale à la valeur de seuil et accroît ladite pente propsrtionnellement à ladite valeur réglée si cette dernière est supérieure à la valeur de seuil. Suivant une autre caractéristique, ledit accroissement de pente est également proportionnel à un gain d'enrichissement de valeur prédéterminée. En d'autres termes, le calculateur utilise directement la valeur en cours de l'organe de réglage du ralenti pour corriger la loi d'injection mémorisée dans le calculateur afin de respecter la relation prédéterminée existant entre le débit de l'injecteur et le remplissage d'air du moteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre d'un mode de sa réalisation donné uniquement à titre d'exemple et illustré par les dessins annexés sur lesquels la figure 1 est un schéma-bloc d'un système d'injection pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention la figure 2 est un graphique sur lequel le temps d'injection est exprimé en fonction du remplissage d'air du moteur, tandis que le débit de carburant est exprimé en fonction du remplissage d'air et du temps d'injection la figure 3 est un graphique qui montre 1' évo- lution d'un paramètre de correction de la loi d'injection en fonction de la valeur réglée du potentiomètre de ralenti ; et la figure 4 est un organigramme de fonctionnement du calculateur d'injection pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention. Le schéma-bloc de la figure 1 montre un moteur à combustion interne à allumage comaandé 1 comportant une tubulure d'échappement 2 et une tubulure d'admission 3 dans laquelle est disposé un injecteur 4. B-en que l'invention sera décrite ci-après en relation avec un système d'injection mono-p3int, il doit être compris qu'elle s'applique aussi bien, et sans modifications, à un système d'injection multi-points. L'injecteur 4 est commandé par un microcalculateur programmé 5 par l'intermédiaire d'un circuit de puissance 6. Le microcalculateur 5 détermine le temps nominal Tin d'ouverture de l'injecteur 4 en fonction de la pression d'air mesurée par un capteur de pression 7 placé dans la tubulure d'admission 3 et de la vitesse de rotation du moteur. Cette dernière information est délivrée par un capteur 8 devant lequel défilent les dents d'une cible 9 solidaire en rotation du vilebrequin du moteur.La cible 9 peut également être pourvue d'un ou plusieurs accidents placés dans une position angulaire prédéterminée pour fournir une informationde position angulaire par l'intermédiaire du capteur 8, ou une deuxième cible associée à un capteur supplémentaire peut être prévue à cet effet; Le temps nominal Tin peut être corrigé par le microcalculateur 5 en fonction autres informations telles que la température de l'air atmosphérique, la température de liteau de refroidissement du moteur, etc... qu'il reçoit éventuellement sur des entrées auxiliaires 10. Enfin, un potentiomètre 11 est associé au calculateur 5 pour permettre de régler le ralenti du moteur ce potentiomètre 11 à réglage manuel permet de faire varier le temps d'ouverture de l'injecteur 4 au ralenti du moteur 1. La figure 2 montre le débit de carburant Q, exprimé en cv par minute, de l'injecteur 4 en fonction du remplissage d'air du moteur 1 représenté par sa pression P, et exprimée en bars. Cette relation est une fonction linéaire représentée par la droite ss de pente ss Cette fonction est caractéristique du moteur considéré et doit, autant que faire se peut, demeurer inchangée en cours d'utilisation. Le débit de carburant Q de l'injecteur est également une fonction linéaire de son temps d'ouverture Ti exprimé en millisecondes. Lorsque l'injecteur est neuf, cwest-à-dire non encrassé, cette relation linéaire est représentée par la droite 2 de pente . On notera que le temps d'injection Ti est égal à Ti = TG + Tm (1) ou - Ti est le temps pendant lequel un signal d'ouverture est appliqué à l'injecteur 4 par le circuit de puissance 6, - To est le temps d'ouverture réel de l'injecteur, et - Tm est le temps mort (dû à l'inertie mécanique, au frottement, etc...) pendant lequel l'injecteur ne débite pas encore. La caractéristique linéaire Q = f(Ti) de l'injecteur est établie à partir de deux mesures, à savoir - une mesure de débit statique où l'injecteur grand ouvert débite un débit Qs pendant un temps t, et - une mesure de débit dynamique où, pour un temps Tio, l'injecteur débite x cm3 pour c coups. il résulte de ce qui précède que le temps d'ouverture Ti exprimé en fonction de la pression P est également une droite. La droite D1 de pente &gamma; exprime, pour une valeur P de la pression mesurée, le temps d'ouverture Ti de l'injecteur nécessaire pour que, compte tenu de sa caractéristique initiale de débit Q = f(Ti) correspondant à la roite & la richesse du mélange injecté dans le moteur soit conforme à la loi définie par la droite i2. En d'autres termes, le temps Ti peut être exprimé en fonction de la pression P par la formule Ti = Yl + E2 o (2) où K1 est une constante et 12 = tgd. Le temps Ti est calculé par le calculateur 5 à partir de valeurs stockées dans sa mémoire et adressées en fonction de la pression P mesurée par le capteur 7. A la valeur ainsi calculée viennent se superposer des corrections fonctions du régime et éventuellement d'autres paramètres du moteur. Lorsque, au bout d'un certain temps d'utilisation, l'injecteur 4 commence à s'encrasser, sa caractéristique Q = f(Ti) passe de la droite S à la droite 2' de pente i'. Par contre, la caractéristique Ti = f(P) mémorisée dans le calculateur (droite D1) demeure inchangée et il en résulte un appauvrissement du mélange fournl au moteur, représenté, en ce qui concerne sa caractéristique Q = f(P), par un glissement de la droite ts à la droite Cet appauvrissement se manifeste au ralenti du moteur par une diminution du débit qui passe de QR à Q'R. Une mesure de la teneur des gaz d'échappement du moteur en monoxyde de carbone (CO) effectuée à chaud et au régime de ralenti stabilisé permet de constater cet écart. Celuici peut être compensé en agissant sur le potentiomètre 11 qui affecte le coefficient KI de la formule (2) précitée. Cet ajustage du potentiomètre 11 a pour effet d'augmenter le temps d'injection au ralenti qui passe de TiR à T'iR. La droite D1 se trouve translatée en D2 dans la caractéristique Ti = f(P), tandis que la droite i' est translatée en #" dans la caractéristique Q ---f(~). On constate que ce mode de réglage, au demeurant tout à fait classique, de la richesse au ralenti ne permet absolument pas de compenser l'appauvrissement du mélange fourni au moteur pour des valeurs supérieures de son remplissage. Le procédé suivant l'invention permet de résoudre ce problème grace à un accroissement de la pente de la caractéristique linéaire Ti = f(P).On a représenté sur la figure 2 une droite D3 dont la pente d' supérieure à &gamma; est telle que, dans la caractéristique Q = f(P), on obtiert une nouvelle droite #"' sensée être sensiblement confondue avec la droite åe consigne #. Comme cela sera expliqué plus en détail dans la suite, cette correction est réalisée en faisant varier la pente de la caractéristique Ti = f(P) proportionnellement à la valeur du potentiomètre 11, lorsque celle-ci a dépassé une valeur de seuil prédéterminée. Cette correction est obtenue de la manière suivante. Soit Ti = K'1 + K'2P (3) avec K1 = K1 + POTCOR, K'2 = K2(l + DFTECa) où - Kî et K2 sont des constantes fixes prédéterminées, - P?TCOR = KPnT(VALPOT-n) (4), - DFTECE = KECH(VALPOT-DPOT) (5), - VALPOT est la valeur réglée du potentiomètre de ralenti, - KPOT est le gain fixe prédéterminé de la correction de ralenti, - DPOT est une valeur de seuil fixe prédéterminée de début d'enrichissement, et - KETCH est le gain fixe prédéterminé de l'enrichissement. Pour une valeur VALPOT du potentiomètre pouvant varier entre C et q, la valeur de seuil DPOT est de préférence faiblement supérieure à q/2 et n est de préférence égal à 2 On a représenté sur les figures 3 et 4 la mise en oeuvre de la correction suivant l'invention au moyen d'un calculateur 5 supposé être un microprocesseur 8-bits. Les formules 4 et 5 peuvent alors s'écrire POTCOR = KPOT(VALPOT-128) (6), 128 DFTECH = KECH(VALPOT-DPOT) (7). 256 On voit sur la figure 3 que la valeur VALPOT du potentiomètre est codée entre C et 256 pour une résistance de ce dernier variant entre C et r %, tandis que DFTECF reste nul lorsque VALPOT est compris entre 0 et DPOT et croit avec une pente KECH lorsque VALPOT varie entre DPOT et 256. En effet, la zone comprise entre 0 et DPOT est destinée à permettre le réglage initial du débit au ralenti sans affecter la caractéristique Ti = f(P) puisque l'injecteur est sensé présenter son débit nominal, tandis que des valeurs de VALPOT supérieures à DPOT correspondent à un encrassement progressif de ce même injecteur. La combinaison des valeurs DPOT et KECF doit permettre d'obtenir une droite #"' qui soit à peu près confondue avec la droite #. Ces valeurs sont déterminées expérimentalement pour chaque type de moteur en effectuant des essais au moyen d'injecteurs présentant des degrés d'encrassement différents. On a représenté à la figure 4 un organigramme de fonctionnement du calculateur 5 permettant la mise en oeuvre du procédé de compensation décrit. Le programme correspondant peut se dérouler à chaque cycle de calcul du temps d'injection, déclenché par exemple par le passage du moteur en une position angulaire prédéterminée. Cet organigramme peut également faire partie d' un programme d'initialisation qui se déroule à la mise en route du moteur, les valeurs K'1 et K'2 calculées étant alors conservées en mémoire jusqu'à l'arrêt consécutif du moteur. Après le début du programme (étape 12), on passe à l'étape 13 de calcul de POTCOR (formule 6) en fonction des valeurs VALPOT mesurée et KPOT programmée. A l'étape suivante 14, on calcule le coefficient E11 = .T'1 + P^TrOR. Létape suivante 15 est un test où l'on compare VALPOT à D?OT. Si VALPOT est inférieur ou égal à D?OT, on affecte à Y'2 la valeur fie prédéterminée K2 (étape 16). Si VALPeT est supérieur à DPDT, on calcule DFTEOr conformément à la formule 7 (étape 17). A l'étape suivante 18, on calcule '2 = K2 (1 + rFc-T). Les étapes 16 et 18 conduisent toutes deux à la suite 19 du programme, qui peut consister à mémoriser K'1 et '2 si l'on est dans un programme d'initialisation ou à poursuivre les calculs si l'on est dans un cycle de calcul du temps d'injection. Le procédé trouve son intérêt dans le fait que les garages et autres centres techniques de maintenance des véhicules ont des moyens techniques qui ne permettent de contrtler la richesse du mélange, liée au débit des inJecteurs, qu'au ralenti du moteur. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au seul mode de réalisation décrit ci-dessus et de nombreuses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre, REVENDICATIONS 1. Procédé pour compenser en cours d'utiliser tion la diminution de débit de carburant d'un injecteur de moteur à combustion interne, suivant lequel le débitde l'injecteur, proportionnel à son temps d'ouverture commandé par un calculateur électronique, est en relation prédéterminée avec le remplissage d'air du moteur et son débit de ralenti est ajustable au moyen d'un organe de réglage manuel, caractérisé en ce que le calculateur compare périodiquement la valeur réglée (VALPOT) dudit organe (11) à une valeur de seuil prédéterminée (DPOT) et, en cas de dépassement de la valeur de seuil par la valeur réglée manuellement, modifie le temps d'ouverture (Ti) de l'injecteur en fonction de ladite valeur réglée (VALPOT) de l'organe, suivant une loi déterminée expérimentalement pour maintenir sensiblement inchangée ladite relation prédéterminée (6) entre le débit de carburant (Q) et le remplissage d'air (R) du moteur (1). 2. Procédé selon la revendication 1, suivant lequel la relation entre le débit de carburant (Q) et le remplissage d'air (R) du moteur est linéaire, caractérisé en ce que le calculateur maintient constante la pente (d) de la droite liant le temps d'injection (Ti) au remplissage d'air (R) du moteur si la valeur réglée (VALPOT) est inférieure ou égale à la valeur de seuil (DPOT) et accroSt ladite pente (d') proportionnellement à ladite valeur réglée (VAT.OT) si cette dernière est supérieure à la valeur de seuil (DPOT). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit accroissement de pente est également proportionnel à un gain d'enrichissement (KECH) de valeur prédéterminée. 4. Procédé selon la revendication 3, suivant lequel, pour un régime donné du moteur, le temps d'injecté tion (mi) en fonction du remplissage d'air (R) est de la forme : Ti = K'1 + X'.P oU P représente la pression d'air à l'admission du moteur et K'1 est fonction de ladite valeur réglée, caractérisé en ce que K'2 est égal à une constante prédéterminée X2 lorsque la valeur réglée VALPOT est inférieure à la valeur de seuil DPOT et K2 = K2(1 + DFTECH) lorsque la valeur réglée VALPOT est supérieure à la valeur de seuil DPOT, avec DFTECH = KECH(VALPOT-DPOT). 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que i est égal à la somme d'une constante prédéterminée Kl et d'un terme POTCOR = KPOT(VAPOT-n) où - KPOT est un gain de ralenti prédéterminé et - n est une valeur fixe prédéterminée. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que pour une valeur VALPOT de l'organe de réglage manuel pouvant varier entre O et q, la valeur de seuil DPOT est de préférence faiblement supérieure à q/2 et n est de préférence égal à q/2. 7. Procédé selon lune quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce-que, comme connu en soi, le débit de ralenti de l'injecteur (4) est ajusté manuellement au moyen d'un potentiomètre (11) constituant ledit organe.