Brevet FR2606078A1 — publié le 19880506

Procédé pour garantir les fonctions de marche de secours d'un moteur à combustion interne de type Diesel, notamment en fonction de la température du carburant et/ou de l'air d'alimentation" La présente invention concerne un procédé pour garantir les fonctions de marche de secours d'un moteur à combustion interne de type Diesel compor- tant un turbocompresseur d'alimentation et un capteur de la température de l'air d'alimentation en cas de dé- faillance du capteur de température du carburant. Un grand nombre de fonctions utili- sées pour la mise en oeuvre d'un moteur Diesel sont des fonctions qui dépendent de la température du carburant, de sorte qu'il est connu de prévoir un capteur de tem- pérature du carburant prévu par exemple au milieu de la chambre d'aspiration des pompes d'injection. En liaison avec une commande électronique encore appelée commande (EDCc'est-à-dire commande électronique de moteur Diesel) il est par exemple possible dans le cas d'un moteur Diesel d'associer la masse de carburant correspondant à l'air alimentant le moteur. Mais pour injecter la masse correspondante de carburant pour une masse d'air déter- minée et pour une vitesse de rotation prédéterminée, il faut corriger le volume de carburant transféré en fonc- tion de la température du carburant suivant une relation déterminée de manière expérimentale. Ceci à savoir la correction de la course de réglage dite en charge pleine et un grand nombre d'autres fonctions dépendant de la température du carburant telles que la course de régla- ge de démarrage, la vitesse de rotation de lancement au démarrage, la vitesse de rotation à vide, la régulation de la quantité de base etc peuvent être effectuées par le circuit EDC à condition de recevoir une indication correspondante de la température du carburant. On voit ainsi que l'indication de la température du carburant est importante pour de nombreuses fonctions du circuit EDC et apparamment on ne peut s'en dispenser. Par ailleurs, on ne peut exclure une défaillance du capteur de température du carburant, si bien que l'invention a pour but d'assurer les fonc- tions de marche de secours, suffisamment bonnes dans le cas d'une telle défaillance. Il faut prendre en compte dans ces considérations, pour des raisons de coût, qu'il n'y a pas de capteur de température de l'eau de refroi- dissement dont le signal de température pourrait assurer au moins quelques unes des fonctions ci-dessus dépendant de la température du carburant. A cet effet, l'invention concerne un procédé du type ci-dessus caractérisé en ce que pour exécuter la correction des fonctions qui dépendent de la température du carburant (course de réglage de démar- rage, vitesse de rotation de lancement au démarrage, vitesse de rotation au ralenti, correction de la course de réglage, réglage de la quantité de base) et qui dé- pendant de la température du carburant, on utilise l'in- dication de température du capteur de température du turbocompresseur. L'avantage de ce procédé est que comme indiqué de manière plus explicite ultérieurement, des analyses fondamentales ont montré que bien que la tempé- rature de l'air d'alimentation d'un moteur Diesel prend fréquemment d'autres valeurs que la température du car- burant, il est toujours possible de corriger la tempéra- ture de l'air d'alimentation TL du moins dans certaines limites de temperature. Ce résultat à priori surprenant pour l'homme de métier permet de garantir les propriétés de marche de secours de moteurs Diesel même en cas de défaillance du capteur de température de carburant, c'est- à-dire dans le cas o jusqu'à présent on ne pouvait plus assurer de bonnes fonctions de marche de secours. Sur le plan du coût et de la mise en oeuvre des possibilités de commutation nécessaires à l'invention, la réalisation de l'invention ne présente aucune difficulté et est de ce fait possible pour l'es- sentiel sans entraîner de frais supplémentaires impor- tants, car l'utilisation connue de microprocesseurs dans les circuits EDC de moteurs Diesel nécessite seu- lement des modifications de programme; il faut par exemple compléter la plage du programme afin que partout o il faut une indication de la température du carburant en vue du traitement, on substitue cette température par l'indication de la température de l'air d'alimentation. L'invention permet ainsi pour tou- tes les fonctions dépendant de la température du carbu- rant d'utiliser des fonctions de secours telles que: - le moteur soit suffisamment protégé, - il n'y ait pas de réduction importante de la puissance, - la sécurité de route soit assurée, - le démarrage à froid fonctionne. Comme pour le fonctionnement de moteurs Diesel et en particulier dans le domaine d'ap- plication des camions, l'utilisateur est informé de la défaillance du capteur de température de carburant par un voyant de diagnostic. La présente invention évite ainsi qu'il soit nécessaire en cas de défaillance du capteur de température de carburant d'utiliser une valeur fixe prédéterminée pour l'indication de la température du carburant, valeur qui est par exemple fixée à TK =-10 C et qui est utilisée comme valeur pour tous les états de fonctionnement et toutes les températures et ne permet la mise en oeuvre de fonctions de marche de secours que très limitée. Grâce à l'utilisation de l'invention, une telle indication de température, déterminée, n'est né- cessaire que si le capteur de température de l'air d'ali- mentation devait lui-même être défaillant et cela en plus de la défaillance du capteur de température de car- burant. Un tel cas est extrêmement rare. Suivant une autre caractéristique de l'invention, on effectue la correction de température avec la température de l'air d'alimentation à l'intérieur de limites de température déterminées avec l'indication selon laquelle pour des températures d'air d'alimentation, toutes les fonctions sont satisfaites de manière corres- pondante à une température de carburant et pour une tem- pérature d'air d'alimentation, toutes les fonctions sont exécutées comme pour une température de carburant. Il est particulièrement avantageux suivant de telles caractéristiques, de prédéterminer des limites de température pour la mise en oeuvre d'une correction de température par l'intermédiaire de la tem- pérature de l'air d'alimentation de façon que pour des températures d'air d'alimentation par exemple supérieu- res à O C, on utilise une valeur fixe prédéterminée d'une température supposée de carburant (par exemple +20 C) alors que pour des températures d'air d'alimenta- tion au-dessus de 0 C, toutes les fonctions qui seront décrites ultérieurement utilisent comme base de tempéra- ture du carburant une température par exemple égale à -10 C. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide d'un exemple de réalisation du procédé représenté dans les dessins annexés, dans les- quels: 5. - la figure 1 est un schéma-bloc fonctionnel de la course de réglage RW de la pompe d'injection de carburant dans la plage des fonctions de limitation de couple et de quantité de base avec action également de la correction par la température du carburant, et - la figure 2 montre de manière schématique et simplifiée un ordinogramme d'une réalisation possible de l'invention. Description des exemples de réalisation: Dans le cas d'un moteur à combustion interne de type Diesel (et les explications ci-après con- cernent particulièrement un moteur de camion, les gran- deurs numériques étant à prendre de manière évidente comme non limitatives de l'invention), les fonctions principales suivantes dépendent de la température du carburant et nécessitent ainsi pour le fonctionnement correct du moteur à combustion interne, l'indication de la température TK du carburant. Il s'agit des fonctions suivantes: 1. course de réglage de démarrage 2. vitesse de rotation de lancement au démarrage 3. vitesse de rotation en marche à vide (par exemple) 3.1 nLL = 500 min 1 3.2 nLL= 700 min pour t = 2 min à tK acceptable 6. limitation de la course de réglage dans le cas d'un capteur de vitesse de rotation, défectueux. Le schéma de la figure 1 permet de mieux comprendre la présente invention et montre que pour les deux fonctions à savoir la limitation du couple et la quantité de base appartenant à ce schéma-bloc dans le cas d'un circuit EDC commandant le fonctionnement d'un moteur Diesel, on a interposé un bloc 10 qui sert à la correction de la température du carburant; ces fonctions ne peuvent être exécutées sans ce bloc. Avant d'entrer dans le détail des caractéristiques de l'invention, il est à remarquer que le schéma-bloc représenté aux dessins sous la forme de circuits de commutation ou d'étages actifs, discrêts ne limitent pas l'invention mais servent simplement à illustrer les caractéristiques fonctionnelles de base de l'invention et les déroulements particuliers des fonc- tions dans le cas d'une forme de réalisation possible. Il est clair que les différents composants et blocs peu- vent être réalisés en technique analogique, en technique numérique ou encore en technique hybride; ces fonctions et blocs peuvent en particulier être regroupés totale- ment ou partiellement et des domaines correspondants de systèmes numériques à commande par programme tels que par exemple des microprocesseurs, des microcalculateurs, des circuits logiques numériques, peuvent être ainsi prévus. Les blocs représentés à la figure 1 représentent ainsi de manière principale des domaines de programme de l'installation EDC et comprennent dans le détail un bloc de correction d'air d'alimentation 11 qui reçoit en entrée la pression de l'air d'alimentation PL ainsi que la température de l'air d'alimentation TL. A partir de ces deux indications, on obtient la grandeur de la masse d'air corrigée en pression; ce signal est appli- qué à un bloc correspondant au champ des caractéristi- ques de fumée 12 et à un bloc correspondant au champ des caractéristiques de puissance 13. Ces deux blocs reçoivent en outre des indications de vitesse de rota- tion N; à la sortie du bloc du champ des caractéristi- ques de fumée, on obtient une première grandeur de régu- lation RW1 constituant la première grandeur d'entée appliquée à un circuit d'exploitation minimum 14 qui reçoit une indication de grandeur de régulation RW2 du bloc des champs de caractéristiques de puissance 13. La grandeur de régulation RW3 choisie est appliquée au bloc de correction de température de carburant 10 déjà men- tionné et qui, en tenant compte de l'indication de vi- tesse de rotation N, effectue la correction de la course de régulation et fournit en sortie une course de régula- tion RW4 à un circuit de sélection de maximum 15; ce circuit reçoit en outre une indication de grandeur de régulation RW5 pour la régulation de la quantité de base, grandeur dépendant de la température TK; cette grandeur est fournie par le bloc du champ de caractéris- tiques de quantité de base 16. A la sortie du circuit de sélection de maximum 15, on obtient en définitive la course de régulation réelle RW6 qui détermine la quantité de carburant alimentant ce moteur Diesel par l'intermé- diaire de la pompe d'injection. L'invention repose sur le fait qu'en fonction de l'ordinogramme de la figure 2, on vérifie si le capteur de température de carburant est défectueux (bloc 17) et en cas de défaillance du capteur de tempé- rature de carburant, on vérifie si le capteur de tempé- rature de l'air d'alimentation est défectueux (bloc 18). Si le capteur de température de l'air d'alimentation fonctionne, alors on exploite l'indication de température d'air d'alimentation TL pour exécuter les fonctions 1-5 dépendant de la température du carburant, fonctions qui ont été énoncées précédemment; cette exécution se fait toutefois de préférence avec l'indication que la correc- tion de température par la valeur de la température de l'air d'alimentation TL n'est exécutée qu'à l'intérieur de plages déterminées de températures, car il n'est pas à exclure que fréquemment la température de l'air d'ali- mentation TL prend d'autres valeurs que la température du carburant. On tient ainsi compte des situa- tions suivantes: Si la température de l'air d'ali- mentation est supérieure ou égale à O C (TL > O C), on réalise toutes les fonctions comme pour une température de carburant égale à TK = +200C. Si la température de l'air d'ali- mentation est inférieure à O C (TL cute toutes les fonctions comme pour une température de carburant TK = -10 C. La caractéristique fondamentale de la présente invention est qu'il est possible d'utiliser à la place de l'indication de la température du carbu- rant pour des situations de marche de secours relative- ment bonnes de moteurs Diesel, d'utiliser également la température de l'air d'alimentation tout en englobant également la caractéristique fondamentale de pouvoir continuer à fonctionner directement avec des températu- res d'air d'alimentation variables dans le cas de la version en "deux points" décrite ci-dessus à valeur fixe pour la température du carburant; on préfère tou- tefois les grandeurs limites constantes mentionnées pour la température du carburant dans la mise en oeuvre des fonctions dépendant de la température du carburant. Les considérations suivantes repo- sent sur des éléments fondamentaux empirique d'analyse et prouvent que pour tous les critères à mettre en oeu- vre dans ce contexte et dans tous les cas qui sont théo- riquement envisageables, il est possible d'utiliser l'indication de la température de l'air d'alimentation en d'autres termes, il sera prouvé ci-après que pour au- cune des fonctions dépendant de la température du carbu- rant, comme indiqué précédemment, dans toutes les situa- tions limites envisageables en théorie, on n'a rencontré aucun cas dans lequel on n'arrive pas au moins à une fonction de marche de secours utilisable. Les explications suivantes concer- nent une présentation en forme de tableau et s'appliquent à chacune des fonctions dépendant de la température du carburant pour les trois possibilités dans le cas d'une fonction réelle de marche de secours, lorsque la tempé- rature du carburant est soit égale, supérieure ou infé- rieure à la température de l'air d'alimentation, le côté droit donnant les conséquences résultant de la fonction respective envisagée à partir des conditions énoncées dans la partie gauche. 1. Course de réglage de démarrage en prenant TL à la place de TK. 1.1 TL= TK TL = TL = > -100C à rage que pour un capteur TK TL = OOC à ble que pour un capteur TK TL = 20'C meme quantité au démarrage que pour un capteur TK TL = > 200C à environ quantité au démarrage inférieu- C re à celle d'un capteur TK. 1.T 1.2 TL -100C à TL = 00C à ble qu'avec un capteur TK 1o TL = 200C quantité au démarrage plus fai- ble qu'avec un capteur TK TL = >20 C à environ 65 C quantité au démarrage plus fai- ble qu'avec un capteur TK. 1.3 TL >TK (par exemple TKmin = -20 C, aide au démarrage TL = -100C à 00C même quantité au démarrage que pour un capteur TK TL = 0%C à rage que pour un capteur TK TL = 200C quantité plus faible au démar- rage que pour un capteur TK TL = >20 C à environ 65 C cas non envisageable L'indication relative à "un cas non envisageable" signifie et s'interprète claire- ment de manière générale que par exemple une température d'air d'alimentation inférieure à -10 C ou comprise en- tre -10 C et 0 C n'est pas envisageable lorsqu'en même temps on a une température de carburant élevée, car dans un tel cas étant donné le contexte dans le cas d'un moteur Diesel, la température de l'air d'alimentation est également élevée. Les cas énoncés sous le point 1.3 ne sont théoriquement possibles que lors d'un nouveau démarrage du moteur à combustion interne après une courte durée de fonctionnement et un court temps d'arrêt c'est- à-dire dans le cas d'une chambre de combustion chaude. Dans ce cas, le démarrage réussira également avec de faibles quantités de carburant au démarrage. 2. Course de réglage de démarrage - vitesse de rotation de lancement en utilisant TL à la place de TK. 2.1 TL = TK = K TL = TL = >-100C à vée que pour le capteur TK TL= 00C à ble que pour le capteur TK TL = 20'C même vitesse de lancement que pour le capteur TK TL = -100C à T = 0 C à cement pour un capteur T TL = 200C même vitesse de rotation de lan- cement pour un capteur TK TL = >20 C à environ 65C même vitesse de rotation de lan- cement pour un capteur TK 2.3 TL > TK par exemple T Kmin 20 Km i n TL = cement que pour le capteur TK TL = >-100C à cement que pour le capteur T K TL = 0 C à ble que pour le capteur TK TL = 200C vitesse de lancement plus fai- ble que pour un capteur TK TL =>20 C à environ 65 C cas non envisageable L a nnevsgal Pour une vitesse de rotation de lancement - course de réglage de démarrage plus faible, la montée de la vitesse de rotation au démarrage peut ne pas être suffisante et le moteur peut caler. Il faut alors démarrer de nouveau. En cas de besoin, on peut soutenir cette opération de démarrage programmée par une accélération si la vitesse de rotation de lancement au démarrage est trop faible. 3. Vitesse de rotation en marche à vide en prenant TL à la place de T K. 3.1 TL = TK T = L -1 à vide 700 min comme pour un capteur TK T = >-50C à O C vitesse de rotation en marche L -1 à vide 500 min1 comme pour un capteur TK. 3.2 TL -50C à OQC vitesse de rotation en marche L -1 à vide 500 min1 comme pour un capteur TK 3.3 TL > TK, par exemple TKmin = -20 C T L K L -1 à vide 700 min comme pour un capteur TK TL = >-5oC à OoC vitesse de rotation en marche L = à vide 500 min-1 à la place de 700 min1 pour un capteur TK L'augmentation de la vitesse de rotation en marche à vide aux températures faibles (durée 2 minutes) sert à réchauffer rapidement le moteur. La suppression de ce chauffage rapide est la seule con- séquence d'une vitesse de rotation plus faible en marche à vide nLL dans le domaine de la marche de secours cor- respondant au cas d'une défaillance du capteur de tem- pérature du carburant. 4. Correction de la course de régulation en pleine charge en prenant TL à la place de TK. Les corrections de la course de régulation nécessaires pour les différentes températures mesurées sur le moteur sont représentées par l'équation suivante avec une bonne approximation (linéarisation): T K-40 C LRW = a- RW40oc '1200C avec: a = f(n) Les grandeurs données ci-après sont des grandeurs numériques pour constituer des exemples; il est clair que ces indications numériques correspondent à une réalisation particulière d'un moteur à combustion interne Diesel et qui dans ces conditions ne limitent pas l'invention; elles sont simplement données pour per- mettre une meilleure compréhension. La plage de la puissance nominale correspond à 1 mm RW c'est-à-dire environ 22 m-m de quantité injectée. Les quantités injectées, corrigées données ci-après concernent tout le point de puissance nominale (134 mm3/H). t4 4.1 TL = TK (TKmax = environ 65 C) TK, TL = -30 C comme pour le capteur T envi- ron 33 mm /H moins que pour +40 C TK, TL = >-30 C à K L K H avec un capteur TL -33 mm3/H c'est-à-dire max 14 mm3/H de moins avec capteur TL TK, TL = 0 C à 20 C à 40 C avec un capteur TK min + 0 avec un capteur TL -9,5 mm 3/H c'est-à-dire max 9,5 mm3/H de moins avec un capteur TL TK, TL = >20 C à environ avec un capteur TK max + C 12 mm3/H avec un capteur TL 9,5 mm3/H c'est-à-dire max 21,5 mm3/H de moins avec un capteur TL 4.2 TL O C à + 20 C avec un capteur TK max -19 mm3/H avec un capteur TL -9,5 mm3/H c'est-à-dire max 9, 5 mm3/H de plus avec un capteur TL (6,5 %) 1.5 TK,TL= >20 C à +65 C avec un capteur TK max +12mm3/H, avec un capteur TL -9,5 mm3/H c'est-à-dire max 21,5 mm3/H de moins avec un capteur TL 4.3 TL> TK (TKmax = environ 65 C) TK, TL =-30 C à L c'est-à-dire max 14 mm3/H de moins avec un capteur TL TK, TL = >0 C à + 20 C avec un capteur T max -19 mm3/H avec un capteur TL -9,5 mm3/H c'està-dire max 9,5 mm3/H de plus avec un capteur TL (6,5 %) TK, TL = >20 C à + 65 C avec un capteur TK max +12 mm3/H avec un capteur TL -9,5 mm3/H c'està-dire max 21,5 mm3/H de moins avec un capteur TL TK= -30 C - -33,5 mm3/H; TL = +20 C ou plus + -9,5 mm3/H, c'est-à-dire 25 mm3/H plus avec TL (= 16 %). Dans le cas théoriquement le plus défavorable, on injecte au point de puissance nominale (charge maximale du moteur) environ 16 % de plus en cas * de défaillance du capteur de température du carburant. Les moteurs habituels peuvent résister à une telle sur- charge de courte durée. Cette condition de fonctionne- ment est toutefois peu probable, car elle n'est envisa- geable que de façon transitoire en fonctionnement à pleine charge immédiatement après le démarrage à froid (froid extrême). De plus, le turbocompresseur d'échappement fournit pour une quantité excédentaire de 16 % suffisamment d'air en supplément pour que suivant le programme on réduise la quantité injectée en fonction de la masse d'air par l'intermédiaire de la branche d'injection de combustion. Ce moyen de sécurité supplé- mentaire évite ainsi que le moteur ne soit surchargé de manière gênante. 5. Régulation de la quantité de base: La régulation de la quantité de base en fonction de la température qui sera envisagée ci-après est nécessaire pour les trois raisons suivan- tes: 1. Pour réduire à une courte durée le temps de déroule- ment du programme pour la régulation de la vitesse de rotation faible en marche à vide (environ 5 msec), on ne calcule pas le programme de charge complète (environ 20 msec) en-dessous de la quantité de base. 2. La quantité de base limite la charge totale pour la vitesse de rotation en marche à vide nLL par une quantité fixe dépendant de la température. La quan- tité fixe dépendant de la température doit être fai- ble lorsque le moteur est chaud pour que lors du freinage du véhicule à une vitesse inférieure à 500 min 1, il n'y ait pas trop de poussée exercée sur les roues motrices. Cela se traduirait par un déra- page sur une route glissante. 3. La quantité fixe dépendant de la température pour la vitesse de rotation en marche à vide nLL doit être augmentée lorsque le moteur est froid pour vaincre les frottements importants du moteur. Dans le cas d'un moteur froid, cela se traduit par un couple plus important pour n une augmentation de fumée noire (augmentation provi- soire). 5.1 TL = TK TL K 1 TL = -10 C à celle correspondant à un cap- teur TK TL = 20 C meme quantité de base que pour un capteur TK TL = >200C à 650C meme quantité de base que pour un capteur TK 5.2 TL T L K 1 T = -10 C à 20 C à environ 65 C même quantité de base 5.3 TL > TK TL = -10 C à Pour des quantités de base plus fai- bles que lorsque le capteur de température de carburant fonctionne, le moteur peut caler en marche à vide. Il faut pour cela appuyer sur la pédale d'accélérateur lors du réchauffage du moteur. Une quantité de base plus grande se traduit transitoirement par une émission de fumée noire plus importante et éventuellement des dif- ficultés lorsqu'on freine en sous-régime. 6. Limitation du mouvement de régulation dans le cas d'un système de capteur de vitesse de rotation dé- fecteux. Dans le cas de la défaillance du système à capteur de vitesse de rotation, pour avoir néanmoins des conditions de démarrage et de marche de secours utilisables, il faut limiter la quantité injec- tée maximale autorisée en fonction de la température du carburant. Dans le cas o dans ce cas le capteur de température de carburant est également défectueux, on poursuit le développement de remplacement à l'aide du capteur de température d'air. 6.1 TL= TK TL T > -100C L_ rieure de RW TL > OC 20"C limitation égale ou inférieure de RW 6.2 T 30 C) L K TL -10 C T > 0%C limitation moins importante L 6.3 TL > TK (par exemple TK 0 C limitation RW inférieure à celle L d'un capteur TK (situation non critique car pour le démarrage à froid TL Ces indications données ci-dessus sous la forme de tableaux montrent qu'en cas de défail- lance du capteur de la température du carburant, on assure de bonnes fonctions de marche de secours en uti- lisant à la place de l'indication de température du car- burant la température de l'air d'alimentation. R E V E N D I C A T I 0 N S ) Procédé pour garantir les fonc- tions de marche de secours d'un moteur à combustion in- terne de type Diesel comportant un turbocompresseur d'alimentation et un capteur de la température de l'air d'alimentation en cas de défaillance du capteur de tem- pérature du carburant, procédé caractérisé en ce que pour exécuter la correction des fonctions qui dépendent de la température du carburant (course de réglage de dé- marrage, vitesse de rotation de lancement au démarrage, vitesse de rotation au ralenti, correction de la course de réglage, réglage de la quantité de base) et qui dé- pendent de la température (TK) du carburant, on utilise l'indication de température (TL) du capteur de tempéra- ture du turbocompresseur. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on effectue la correction de température avec la température de l'air d'alimentation (TL) à l'intérieur de limites de température déterminées avec l'indication selon laquelle pour des températures d'air d'alimentation TL > 0 C, toutes les fonctions sont satisfaites de manière correspondante à une température de carburant de TK = +20 C et pour une température d'air d'alimentation TL cutées comme pour une température de carburant TK = -10 C. FIGURE 1 1 capteur TL 11 champ des caractéristiques de correction de la pression de chargement 12 champ des caractéristiques de la fumée 14 minimum 13 champ des caractéristiques de puissance correction de la température de carburant maximum 16 course de régulation de quantité de base FIGURE 2 17 TK défectueux 18 TL défectueux fin