Brevet FR2658245A1 — publié le 19910816

"Procédé et dispositif pour commander la soupape élec- tromagnétique d'une pompe de carburant " L'invention concerne un procédé pour comman- der la soupape électromagnétique d'une pompe de carbu- rant, avec un dispositif électronique de commande, qui en fonction de grandeurs caractéristiques du fonction- nement, détermine le début souhaité du refoulement et la durée souhaitée du refoulement, et en partant de ces données, calcule l'instant de commande et l'in- stant de fin de commande pour la soupape actionnée électromagnétiquement L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé. Un tel dispositif est connu par le document SAE Paper 85 05 42 Dans ce document, est décrit un dispositif de commande pour une pompe de carburant, dans lequel une unité électronique de commande, com- mande, par l'intermédiaire d'un étage terminal de puissance, une soupape actionnée électriquement asso- ciée à la pompe L'unité de commande détermine, en fonction de l'état de fonctionnement du moteur à com- bustion interne, les instants souhaités pour le début du refoulement et la fin du refoulement de la pompe de carburant A partir de ces instants souhaités, l'unité de commande calcule l'instant de commande pour l'étage terminal de puissance, de façon que la soupape élec- tromagnétique prenne une position telle que la pompe de carburant refoule du carburant, ou bien mette fin au refoulement Dans ce cas, l'impulsion de commande a lieu un certain temps avant l'instant souhaité, auquel la soupape électromagnétique doit être actionnée, de façon que le carburant soit refoulé. Pour différentes raisons, telles que par exemple les tolérances de fabrication ou bien des effets hydrauliques, des effets de température, des modifications dans la soupape électromagnétique ou le circuit de commande, les temps de commutation de la soupape électromagnétique sont soumis à des disper- sions Le début effectif du refoulement et la durée effective du refoulement ou bien la fin du refoule- ment, s'écartent plus ou moins fortement des valeurs prédéfinies Il en résulte alors des écarts non sou- haitables du début de l'injection et de la quantité injectée par rapport aux valeurs souhaitées. L'invention a pour but, de compenser dans un procédé et dans un dispositif du type initialement mentionné, les dispersions auxquelles sont soumis les temps de commutation de la soupape électromagnétique. On doit obtenir ainsi que le début effectif du refou- lement et la durée effective du refoulement, ou bien la fin effective du refoulement, ne s'écartent plus des valeurs prédéfinies A cet effet, le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que lors du calcul de l'instant de commande et de l'instant de fin de commande, il est tenu compte des temps de commutation de la soupape actionnée électromagnétiquement. Le procédé conforme à l'invention et le dis- positif correspondant, présentent l'avantage qu'il est tenu compte des temps de commutation de la soupape électromagnétique, et que simultanément, l'influence de ces temps de commutation et de leur dispersion sur le début du refoulement et la fin du refoulement, sont éliminées En conséquence, il ne se produit plus d'écart non souhaitable des valeurs effectives du début de l'injection et de la quantité injectée par rapport aux valeurs souhaitées. D'autres caractéristiques de l'invention permettent d'envisager des formes avantageuses de réalisation de celle-ci. C'est ainsi que selon une caractéristique de l'invention la fin souhaitée du refoulement est calcu- lée en fonction du début effectif du refoulement, et de la durée souhaitée du refoulement. Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, le temps effectif de mise en circuit est calculé en partant du début effectif du refoulement. Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, le temps effectif de mise hors circuit, est cal- culé en partant de la fin effective du refoulement. Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, les temps de commutation respectivement calculés à nouveau de la soupape actionnée électromagnétique- ment, sont mémorisés et sont utilisés pour d'autres dosages. Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, les temps de commutation, de la soupape action- née électromagnétiquement, sont mémorisés dans des champs caractéristiques en fonction de grandeurs caractéristiques du fonctionnement. Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, une valeur pondérée des temps de commutation mesurés est mémorisée. Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, les temps de commutation mesurés sont contrôlés en ce qui concerne leur plausibilité à l'aide des temps de commutation mémorisés. Enfin, selon une autre caractéristique de l'invention, seuls les temps de commutation reconnus comme plausibles sont mémorisés. L'invention concerne également un dispositif pour mettre en oeuvre le procédé ci-dessus décrit, caractérisé en ce que des moyens sont prévus qui, lors du calcul des instants de commande et de fin de com- mande, tiennent compte des temps de commutation de la soupape actionnée électromagnétiquement. L'invention va être exposée plus en détail ci-après à l'aide des formes de réalisation représen- tées aux dessins ci-joints. la figure 1 montre schématiquement un dis- positif de commande pour une pompe d'injection Diesel contrôlée par soupape électromagnétique, la figure 2 montre la corrélation entre les instants de commande E, A et les valeurs souhai- tées et les valeurs effectives pour le début du refou- lement, la fin du refoulement et la durée du refoule- ment, les figures 3 et 4 sont des diagrammes séquentiels du mode de fonctionnement du dispositif de commande. La figure 1 montre le dispositif de commande pour la pompe de carburant contrôlée par soupape élec- tromagnétique pour des moteurs Diesel Par l'intermé- diaire d'une pompe de carburant 10 comportant un pis- ton de pompe 15, du carburant est amené aux différents cylindres de moteurs à combustion interne, non repré- sentés Une pompe de carburant 10 peut être associée à chaque cylindre, ou bien une pompe de carburant (pompe répartitrice) dose successivement le carburant des différents cylindres La pompe de carburant 10 est en communication avec une soupape électromagnétique 20. La soupape 20 reçoit des impulsions de commutation par l'intermédiaire d'un étage terminal de puissance 40 d'une unité électronique de commande 30 qui comprend une mémoire de valeurs fixes Un émetteur 70 qui est disposé sur la soupape électromagnétique 20 ou bien sur une buse d'injection, non représentée, délivre des signaux à l'unité électronique de commande 30 Un dis- positif de mesure 50 détecte le mouvement de rotation de l'arbre à came 60 de la pompe ou bien de l'arbre du vilebrequin et délivre un signal correspondant à l'unité électronique de commande 30 D'autres détec- teurs 80, des informations sur des grandeurs supplé- mentaires, telles que la vitesse de rotation n, la température T ou bien la charge L (position de la pédale d'accélérateur) parviennent à l'unité électro- nique de commande 30. L'unité de commande 30 détermine, en fonc- tion des grandeurs détectées par les détecteurs 80 et des déplacements en rotation de l'arbre à came 60 de la pompe ou bien de l'arbre de vilebrequin détectés par l'intermédiaire du dispositif de mesure 50, le début souhaité du refoulement "FBS" et la durée du refoulement "FDS" de la pompe à carburant 10 En par- tant de ces valeurs de consigne pour le début du refoulement "FBS" et la durée de refoulement "FDS", elle calcule ensuite les instants de commande E et A pour l'étage terminal de puissance 40 Le calcul se déroule de façon que la soupape électromagnétique 20 prenne à l'instant "FBI" une première position Si dans laquelle débute le refoulement de la pompe et à l'in- stant "FEI" une seconde position 52 dans laquelle le refoulement de la pompe à carburant se termine à nou- veau En tant que grandeur caractéristique du fonc- tionnement, il peut être introduit, entre autres, une ou plusieurs des grandeurs vitesse de rotation, tempé- rature de l'air, valeur lambda, température du carbu- rant, d'autres valeurs de température, ou bien un signal qui caractérise la position de la pédale d'ac- célérateur, ou bien la vitesse de déplacement souhai- tée Le dispositif de mesure 50 capte essentiellement un signal qui indique la position de l'arbre à came de la pompe ou bien de l'arbre du vilebrequin Comme dis- positif de mesure 50, on peut utiliser entre autres, un indicateur additif, un indicateur de courants de Foucault, ou bien un autre indicateur de la position de l'arbre à came de la pompe ou bien de l'arbre de vilebrequin. L'arbre à came du moteur à combustion inter- ne, ou bien un arbre couplé avec lui (arbre de vile- brequin) fait fonction d'arbre à came de la pompe. L'arbre à came de la pompe entraîne le piston de pompe de façon que le carburant soit mis sous pression dans la pompe à carburant 10 La soupape électromagné- tique 20 commande alors l'établissement de la pres- sion La soupape électromagnétique est disposée de façon que lorsque cette soupape est ouverte, aucune pression notable ne s'établit Ce n'est que lorsque la soupape électromagnétique 20 est fermée qu'il s'éta- blit une pression dans la pompe de carburant Le pro- cédé décrit peut cependant, également être utilisé lorsque la soupape électromagnétique est disposée de façon qu'un établissement notable de la pression n'ait lieu que lorsque la soupape est ouverte. Pour une pression appropriée dans la pompe à carburant, une soupape, non représentée, s'ouvre et le carburant arrive, par l'intermédiaire de la buse d'in- jection, non représentée, dans la chambre de combus- tion du moteur à combustion interne Pour contrôler à quel instant la soupape électromagnétique s'ouvre ou bien se ferme, l'émetteur 70 est utilisé L'émetteur 70 peut également être rapporté sur la buse d'injec- tion et il engendre alors un signal qui caractérise le début effectif ou bien la fin effective de l'injection de carburant dans la chambre de combustion Au lieu du signal de sortie de l'émetteur 70, on peut également utiliser un signal qui indique dans quelle position se trouve la soupape électromagnétique Un tel signal est obtenu par exploitation des courants circulant dans la soupape électromagnétique ou bien des tensions appli- quées à cette soupape électromagnétique. La figure 2 montre le déroulement dans le temps des différentes périodes A la figure 2 a sont repérés le début souhaité du refoulement "FBS" et la fin souhaitée du refoulement "FES" La durée souhaitée du refoulement "FDS" est alors l'intervalle de temps entre le début souhaité du refoulement et la fin sou- haitée du refoulement. A la figure 2 b est indiquée l'évolution du signal de commande pour la soupape électromagnétique. A partir de l'instant de commande E jusqu'à l'instant de fin de commande A, la soupape électromagnétique est alimentée en courant On suppose alors qu'entre la commande à l'ouverture et la fermeture de la soupape électromagnétique, la période de mise en circuit TE se poursuit L'instant de commande à l'ouverture E se situe en conséquence à un laps de temps TE avant le début souhaité du refoulement "FBS" De façon corres- pondante, il s'écoule un certain temps après l'instant de fin de commande A jusqu'à ce que la soupape élec- tromagnétique soit ouverte En conséquence, l'instant de fin de commande A se situe à un laps de temps de mise hors circuit TA avant la fin souhaitée du refou- lement "FES". A la figure 2 c est indiquée la position du pointeau de la soupape électromagnétique Cette soupa- pe prend, pendant le temps effectif de mise en circuit "TEI" après l'instant de commande à l'ouverture E, la position Si A partir de cette position Si, l'établis- sement de la pression commence dans la pompe à carbu- rant 10 Le temps effectif de mise en circuit "TEI" ne coïncide pas, en règle générale, avec le temps de mise en circuit TE En conséquence, les instants du début effectif du refoulement "FBI" ne coïncident pas avec le début souhaité du refoulement "FBS" Il en va de même pour la fin du refoulement L'instant de fin de commande A se situe au temps effectif de mise hors circuit "TAI" avant la fin effective du refoulement "FEI" Dans le cas normal, la fin souhaitée du refou- lement et la fin effective du refoulement n'ont égale- ment pas lieu au même instant. Les dispersions des temps de commutation effectifs "TAI", "TEI" dépendent de différents paramè- tres Ceux-ci sont par exemple, les tolérances de fabrication, les effets hydrauliques, les effets de température, des modifications dans la soupape élec- tromagnétique ou bien dans l'étage terminal de puis- sance En outre, dans des états de fonctionnement dif- férents, les dispersions peuvent être différentes. Pour compenser ces dispersions, il est pro- posé ce qui suit Comme représenté à la figure 3, il est tout d'abord prévu à l'étape 100 des valeurs pour les temps de commutation TE, TA de la soupape action- née électromagnétiquement Ces valeurs sont déposées dans une mémoire de valeur fixe 35 de l'unité électro- nique de commande 30 sous la forme de valeurs constan- tes Il est particulièrement avantageux que les temps de commutation soient déposés dans un champ caracté- ristique en fonction des grandeurs caractéristiques du fonctionnement les plus importantes les influençant. Dans la seconde étape 110 les instants souhaités pour le début du refoulement "FBS" et pour la durée du refoulement "FDS" sont déterminés de façon connue, c'est-à-dire à l'aide de champs caractéristiques. Les instants de commande à l'ouverture E pour la soupape électromagnétique se situent au temps TE de mise en circuit de la soupape électromagnétique avant le début souhaité du refoulement "FBS" Le début effectif du refoulement "FBI" est détecté par l'inter- médiaire d'un émetteur 70 non décrit plus en détail. Comme émetteur 70, on peut par exemple, utiliser un indicateur de contact connu ou bien un indicateur de course Mais la fermeture effective de la soupape électromagnétique peut également être détectée Grâce à un indicateur de temps à l'intérieur de l'unité de commande 30, le calcul du temps effectif de mise en circuit "TEI" de la soupape électromagnétique est effectué à l'étape 130. A l'étape 135 peut se raccorder une interro- gation de plausibilité Cette interrogation de plausi- bilité vérifie si le temps de mise en circuit effectif "TEI" a une valeur plausible L'instant souhaité pour la fin du refoulement "FES" est alors déterminé en 140 en partant de la durée de refoulement "FDS" et du début effectif du refoulement "FBI" La fin souhaitée du refoulement "FES" se calcule alors, par exemple selon la formule FES = FBI + FDS. Grâce à cette façon de procéder, un défaut dans la durée effective de refoulement peut être com- pensé Un tel défaut peut provenir d'un début effectif de refoulement "FBI" différent du début souhaité du refoulement "FBS" Si le calcul s'effectue en partant du début souhaité du refoulement "FBS", la durée de refoulement se raccourcit ou se prolonge lorsque la valeur souhaitée et la valeur effective de début de refoulement diffèrent l'une de l'autre. A l'étape 145 s'effectue ensuite le calcul de l'instant de fin de commande A pour la soupape actionnée électromagnétiquement Ce temps de fin de commande A se situe au temps de mise hors circuit TA de la soupape actionnée électromagnétiquement avant la durée souhaitée du refoulement "FES" A l'étape 150 l'ancienne valeur de champ caractéristique pour le temps de mise en circuit TE de la soupape électroma- gnétique est remplacée par la nouvelle valeur "TEI". Ceci a seulement lieu lorsque l'interroga- tion de plausibilité reconnaît que la nouvelle valeur est plausible Différentes stratégies peuvent alors être suivies D'une part, l'ancienne valeur peut tou- jours être remplacée par la valeur nouvellement calcu- lée Ou bien elle est remplacée par une valeur pondé- rée sur plusieurs valeurs nouvelles. Dans la mesure o l'émetteur 70 détecte à côté du début effectif du refoulement "FBI" également la fin effective du refoulement "FEI", le temps de commutation effectif "TAI" peut être également mesuré et être utilisé pour les injections suivantes A cet effet, le procédé à la figure 3 doit être modifié de façon correspondante à la figure 4 Les étapes 110 et de la figure 3 correspondent à la figure 4 à l'étape 160 A cet étape 160 se raccorde alors l'étape 170, dans laquelle la fin effective du refoulement "FEI" est détectée, et dans laquelle le temps de mise hors circuit effectif "TAI" de la soupape actionnée électromagnétiquement, est calculé A l'étape 175 une interrogation de plausibilité peut alors avoir égale- ment lieu comme à l'étape 135 Les valeurs non plausi- bles sont rejetées et ne sont pas mémorisées ou bien elles sont utilisées pour les dosages suivants Ensui- te, les valeurs de champs caractéristiques pour les temps de commutation TE, TA sont modifiées à l'étape 180. il Ces nouvelles valeurs trouvent leur utilisa- tion pour les injections suivantes Au moyen des temps de commutation mesurés de la soupape actionnée élec- tromagnétiquement, les valeurs mémorisées dans le champ caractéristique pour les temps de commutation TE, TA de la soupape actionnée électromagnétiquement, sont corrigées d'une façon particulièrement avantageu- se Les anciennes valeurs de champs caractéristiques TE, TA sont remplacées, d'une façon particulièrement simple, par les nouveaux temps mesurés de mise en cir- cuit ou de mise hors circuit "TEI", "TAI" Les ancien- nes valeurs de champs caractéristiques pour les temps de commutation, peuvent également être remplacées par des valeurs moyennes établies sous une forme quelcon- que. Un avantage particulier de ce dispositif réside en ce que, lors d'une défaillance de l'émetteur ou bien dans des cas de fonctionnement o il n'y a pas de valeur de mesure, les valeurs pour les temps de commutation TE, TA de la soupape actionnée électroma- gnétiquement, sont prélevées à partir du champ carac- téristique. Une forme de réalisation particulièrement avantageuse de l'invention résulte de ce que les valeurs de mesure pour les temps de mise en circuit et hors circuit "TEI", "TAI" de la soupape actionnée électromagnétiquement, sont vérifiées en ce qui con- cerne leur plausibilité au moyen des valeurs de champs caractéristiques Si les temps de commutation mesurés pour la soupape actionnée électromagnétiquement, et qui sert fortement des valeurs TE, TA mémorisées dans les champs caractéristiques, on les identifie comme non plausibles, et les valeurs mesurées sont rejetées. Grâce à l'interrogation de plausibilité, des défauts peuvent être facilement reconnus et il peut y avoir éventuellement commutation sur le fonctionnement en marche de secours ou bien une indication de défaut peut être commandée. Si plusieurs soupapes actionnées électroma- gnétiquement sont prévues pour un moteur à combustion interne, les dispositions décrites ci-dessus peuvent être appliquées individuellement pour chaque soupape actionnée électromagnétiquement, ou bien être appli- quées en commun pour un groupe de soupapes ou pour toutes les soupapes actionnées électromagnétiquement. Il est particulièrement avantageux lorsque ces dispo- sitions sont appliquées pour chaque soupape actionnée électromagnétiquement, car ainsi, des dispersions en- tre les différentes soupapes actionnées électromagné- tiquement peuvent être compensées. REVENDICATIONS 1. Procédé pour commander la soupape élec- tromagnétique ( 20) d'une pompe de carburant ( 10), avec un dispositif électronique de commande ( 30), qui en fonction de grandeurs caractéristiques du fonctionne- ment, détermine le début souhaité du refoulement (FBS) et la durée souhaitée du refoulement (FDS), et en par- tant de ces données, calcule l'instant de commande et l'instant de fin de commande (E, A) pour la soupape actionnée électromagnétiquement ( 20), procédé caracté- risé en ce que lors du calcul de l'instant de commande et de l'instant de fin de commande, il est tenu compte des temps de commutation (TA, TE) de la soupape actionnée électromagnétiquement ( 20). 2 Procédé selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la fin souhaitée du refoulement (FES) est calculée en fonction du début effectif du refoule- ment (FBI) et de la durée souhaitée du refoulement (FDS). 3 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le temps effectif de mise en circuit (TEI) est calculé en par- tant du début effectif du refoulement (FBI). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le temps effectif de mise hors circuit (TAI) est calculé en partant de la fin effective du refoulement (FEI). 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les temps de commutation respectivement calculés à nouveau de la soupape actionnée électromagnétiquement, sont mémori- sés et sont utilisés pour d'autres dosages. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que les temps de commutation TE, TA de la soupape actionnée électro- magnétiquement, sont mémorisés dans des champs carac- téristiques ( 35) en fonction de grandeurs caractéris- tiques du fonctionnement. 7. Procédé selon la revendication 6, carac- térisé en ce qu'une valeur pondérée des temps de com- mutation mesurés est mémorisée. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les temps de commutation mesurés sont contrôlés en ce qui con- cerne leur plausibilité à l'aide des temps de commuta- tion mémorisés. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que seuls les temps de commutation reconnus comme plausibles, sont mémorisés. 10. Dispositif pour commander la soupape électromagnétique ( 20) d'une pompe de carburant ( 10), avec un dispositif électronique de commande ( 30), qui détermine en fonction de grandeurs caractéristiques du fonctionnement, le début souhaité du refoulement (FBS) et la durée souhaitée du refoulement (FDS), et calcule en partant de ces données, l'instant de commande et l'instant de fin de commande (E, A) pour la soupape actionnée électromagnétiquement ( 20), dispositif caractérisé en ce que des moyens sont prévus qui, lors du calcul des instants de commande et la fin de com- mande, tiennent compte des temps de commutation (TA, TE) de la soupape actionnée électromagnétiquement ( 20).