Brevet FR2744765A1 — publié le 19970814

Etat de la technique. L'invention concerne un procédé de commande d'un moteur à combustion interne à injection à haute pression, no- tamment d'un moteur à combustion interne équipé d'un système à5 rail commun, le carburant étant transféré par au moins une pompe d'une zone basse pression à une zone haute pression et, de là, il est injecté de manière dosée par des injecteurs dans le moteur à combustion interne, la pression dans la zone haute pression étant détectée par un capteur de pression et se ré-10 glant à l'aide d'un moyen de régulation de pression. L'invention concerne également un dispositif de commande de moteur à combustion interne à injection haute pres- sion, notamment d'un moteur à combustion interne équipé d'un système à rail commun, comportant au moins une pompe transfé- rant le carburant d'au moins une zone basse pression à une zone haute pression, des injecteurs fournissant le carburant de ma- nière dosée au moteur à combustion interne, un capteur de pres- sion détectant la pression du carburant dans la zone haute pression et un moyen de régulation de pression pour la mise en oeuvre du procédé. Selon les procédés et les dispositifs de commande de moteurs à combustion interne, le carburant est transféré par une pompe à partir du réservoir, et par des conduites de carbu- rant, vers les injecteurs. Dans le cas de moteurs à combustion interne à injection à haute pression, notamment de moteurs à combustion interne à allumage non commandé, en aval de la pompe de transfert de carburant, il y a une autre pompe qui fournit une pression très élevée pour la zone haute pression du système d'alimentation en carburant. La zone haute pression communique avec les injecteurs. Il est en outre prévu une soupape de régu- lation de pression permettant de régler la pression dans la zone haute pression. Objet de l'invention. La présente invention a pour but de développer un procédé et un dispositif de commande d'un moteur à combustion interne permettant un arrêt rapide du moteur à combustion in- terne en cas de défaut. Avantages de l'invention. A cet effet, l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'en cas de détection de défaut, le moyen de régulation de pression est commandé pour5 faire chuter la pression dans la zone haute pression à une va- leur ne permettant plus une injection. L'invention concerne également une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé, caractérisée en ce qu'en cas de défaut reconnu, le moyen de régulation de pression est10 commandé pour que la pression dans la zone haute pression chute à une valeur ne permettant plus d'injection. Selon d'autres caractéristiques avantageuses du procédé: - en cas de défaut reconnu, en plus, les injecteurs sont com- mandés pour ne plus injecter. -on détecte un défaut, notamment lorsqu'il y a une fuite. -pour certains états de fonctionnement on vérifie l'aptitude au fonctionnement du moyen de régulation de pression. - la vérification se fait en mode de poussée. - pour la vérification on commande le moyen de régulation de pression pour produire une chute de pression. - on considère que le moyen de régulation de pression est apte à fonctionner si la pression descend d'une valeur prédétermi- née. Dessins. L'invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté sché- matiquement dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 montre un schéma par blocs du dispo- sitif selon l'invention, - la figure 2 montre un ordinogramme du procédé de l'invention. Description de l'exemple de réalisation. La figure 1 montre les composants d'un système d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne à injection à haute pression, nécessaires pour la compréhension de l'invention. Le système représenté est usuellement appelé système " à rail commun ". La référence 100 désigne un réservoir de carburant. Ce réservoir est relié par l'intermédiaire d'un premier filtre à une pompe d'alimentation réglable 110 avec, en aval de celle-ci, un second filtre 115. Le carburant ayant traversé le second filtre 115 arrive par une conduite à une soupape 120. La conduite de liaison entre le filtre 115 et la soupape 120 est reliée au réservoir 100 par une soupape de limitation basse pression 140. La soupape 120 est reliée par une pompe haute pression 125 à un rail 130. Le rail est relié aux différents injecteurs 131 par des conduites de carburant. Une soupape de régulation de pression 135 relie le rail 130 au réservoir de carburant 110. La soupape de régulation de pression 135 se com- mande par une bobine électromagnétique 136. La zone comprise entre la sortie de la pompe haute pression 125 et l'entrée de la soupape de régulation de pres- sion 135 est appelée zone haute pression. Dans cette zone, le carburant est toujours à une pression élevée. Usuellement, pour des systèmes de moteurs à combustion interne à allumage comman- dé, on atteint des pressions de l'ordre de 30 à 100 bars; dans le cas des moteurs à combustion interne à allumage non commandé on atteint des pressions de 1000 à 2000 bars. La pression dans la zone haute pression est détectée par un capteur 141. Les injecteurs 131 et la bobine 136 de la soupape de régulation de pression 135 reçoivent des signaux de commande d'une installation de commande 200. L'installation de commande traite les signaux des différents capteurs 210. L'installation de commande comprend un premier cir- cuit de commande 215 pour les injecteurs 131, et un second cir- cuit de commande 220 pour la bobine 136 de la soupape de régulation de pression 135. La première et la seconde commande reçoivent les signaux de commande d'une commande de fonctionne- ment 230. Cette installation fonctionne de la manière sui- vante: Le carburant du réservoir est transféré par la pompe amont 110 à travers les filtres 105 et 115. En sortie de la pompe amont 110, le carburant est à une pression d'environ 3 bars. Si la pression dans la zone basse pression du système de carburant atteint une pression déterminée, la soupape 120 s'ouvre et l'entrée de la pompe haute pression 125 reçoit une certaine pression. Cette pression dépend de la réalisation de la soupape 120. Usuellement, la soupape 120 est conçue pour5 qu'à une pression d'environ 1 bar elle libère la communication avec la pompe haute pression 125. Lorsque la pression dans la zone basse pression at- teint un niveau inacceptable, la soupape de limitation basse pression 140 s'ouvre et libère la liaison entre la sortie de la pompe amont 110 et le réservoir 100. La soupape 120 et la sou- pape de limitation basse pression 140 maintiennent la pression dans la zone basse pression à un niveau compris entre 1 et 3 bars. La pompe haute pression 125 transfère le carburant de la zone basse pression à la zone haute pression. La pompe haute pression 125 établit dans la rail 130 une pression très élevée. Cette pression est de l'ordre de grandeur de 1000 à 2000 bars. Les injecteurs 131 peuvent alors doser le carburant à pression élevée dans les différents cylindres du moteur à combustion interne. Usuellement, les injecteurs sont réalisés pour ne permettre une alimentation dosée que si la pression dans la zone haute pression dépasse une valeur minimale. En dessous d'un certain niveau de pression, l'injection n'est plus possible.25 A l'aide du capteur 141 on mesure la pression dans le rail ou dans toute la zone haute pression. A l'aide de la soupape de régulation de pression 135, qui se commande par la bobine électromagnétique 136, on règle la pression dans la zone haute pression. En fonction de la tension appliquée à la bobine 136 ou du courant qui traverse la bobine 136, la soupape de ré- gulation de pression 135 s'ouvre pour des valeurs de pression différentes. Comme pompes amont 110 on utilise usuellement des pompes à carburant, électriques, commandées par un moteur à courant continu ou encore des moteurs à courant continu commu- té. Pour des débits plus importants, nécessaires notamment sur des véhicules utilitaires, on peut utiliser plusieurs pompes amont branchées en parallèle. Dans ce cas, à cause de leur plus grande fiabilité, et de leur plus grande diffusion, on utilise de préférence des moteurs à courant continu commuté. En fonctionnement normal, la commande de fonction- nement 230 calcule les signaux destinés à la première installa- tion de commande 215 en fonction des signaux de sortie des différents capteurs 210. Cette première installation de com- mande 215 commande les injecteurs 131 en fonction de ces si- gnaux pour qu'ils injectent une quantité prédéterminée de carburant à un instant donné. De plus, cette commande de fonction fournit à la seconde installation de commande un signal tel que la soupape de régulation de pression 135 reçoive une tension pour ouvrir la soupape lorsqu'une pression déterminée règne dans la zone haute pression. Ce signal de commande règle la pression régnant dans la zone haute pression. Lorsque la commande de fonctionnement 230 constate un défaut, qui peut par exemple être reconnu par l'exploitation des différents signaux de capteur 210, cette commande transmet un signal à la première et à la seconde commande pour couper le20 moteur à combustion interne. Le signal appliqué à la première installation de commande 215 est tel que les injecteurs ne fournissent plus de carburant au moteur à combustion interne. Le signal de commande pour la seconde installation de commande 220 est tel que la soupape de régulation de pression s'ouvre complètement pour faire chuter aussi rapidement que possible la pression régnant dans la zone haute pression. Il est particulièrement avantageux que la soupape de régulation de pression 135 soit réalisée pour qu'en fonc- tionnement normal, sans courant, la pression régnant dans la zone haute pression soit abaissée à une pression de maintien d'environ 140 bars et qu'en cas de défaut elle soit néanmoins abaissée à un niveau de 0 bar. Cela peut par exemple se faire en concevant la soupape de régulation de pression 135 pour que, par inversion de polarité de la tension ou par une ligne de commande supplémentaire, elle soit commandée pour faire chuter la pression au niveau 0 dans la zone haute pression. La chute de la pression dans la zone haute pression à des valeurs pro- ches de O bar a pour conséquence l'arrêt très rapide du moteur à combustion interne. Il est particulièrement avantageux dans ce procédé que la coupure se fasse par deux chemins indépendants. D'une part, cette coupure se fait par un premier chemin qui termine l'injection par les injecteurs 131. Si cette mesure ne devait pas suffire pour couper le moteur à combustion interne parce que les injecteurs seraient défectueux et continueraient à fournir du carburant de manière permanente, alors la commande de la soupape de régulation de pression agirait par le second chemin pour faire chuter la pression dans la zone haute pres- sion afin qu'il n'y ait plus d'injection ou que celle-ci ne soit plus possible. Bien que la coupure soit conçue de manière redondante, elle ne nécessite aucune conduite supplémentaire ni aucun autre composant comme par exemple d'autres soupapes d'arrêt. Cette procédure réduit très fortement le temps né- cessaire à l'arrêt du moteur en cas de défaut car il n'y a plus, dans la zone haute pression, de quantité résiduelle qui serait sous pression et pourrait être injectée. En outre, le fonctionnement de cette installation d'arrêt se vérifie pendant le fonctionnement du moteur. Cela se fait par exemple en mode de poussée (inertie forcée). A ce moment on active brièvement la coupure de pression et on vérifie la fonction de coupure en détectant la pression dans la zone haute pression. Le procédé selon l'invention est représenté à la figure 2 par un ordinogramme. Dans une première étape 300 on vérifie la présence d'un défaut. Cette détection de défaut peut se faire selon des procédés quelconques. On peut par exemple vérifier le signal de sortie du capteur de pression 141 pour savoir si la pression prend des valeurs inacceptables. Si dans l'étape 300 on détecte un défaut, on met à l'état un bit de défaut F. Cette mise à l'état du bit de défaut F peut également être assurée par une autre unité de commande. Le bit de défaut F est mis à l'état lorsqu'une quelconque unité de commande du véhicule constate qu'il faut couper le moteur à combustion interne. Cela est par exemple le cas si différents défauts sont détectés dans le système d'injection, comme par exemple une injection permanente à cause d'un injecteur qui resterait accroché, ou encore si des défauts externes sont si- gnalés à l'appareil de commande. L'interrogation 310 qui fait suite vérifie que le bit de défaut F est mis à l'état. Dans l'affirmative, on com- mande alors les injecteurs dans l'étape 320 pour interdire l'alimentation en carburant. En outre, dans l'étape 330, on commande la bobine électromagnétique de la soupape de régula- tion de pression 135 pour permettre une diminution rapide de la10 pression. La commande de la soupape de régulation de pression se fait de façon que la pression diminue à un niveau tel qu'il n'y ait plus d'injection. Il n'est pas nécessaire à ce moment que la pression diminue jusqu'à la pression atmosphéri- que. La chute de pression dans le rail commun a pour consé- quence de ne plus permettre d'injection et d'arrêter ainsi le moteur à combustion interne. Ainsi, la pompe haute pression 125 ne transfère plus non plus de carburant. Une coupure supplémen- taire de la pompe haute pression 125 ou une interruption du flux de carburant vers la pompe haute pression 125 n'est pas20 nécessaire. Selon un mode de réalisation simplifié, on ne met en oeuvre que l'un des deux moyens dans les étapes 320 et 330. Le moyen utilisé dans l'étape 330, consistant à commander la bobine électromagnétique de la soupape de régulation de pres- sion 135 pour permettre une diminution rapide de la pression, suffit pour arrêter le moteur à combustion interne. Le second moyen améliore la sécurité en cas d'éventuels défauts au niveau de la soupape de régulation de pression 135. Il est particulièrement avantageux que l'invention ne nécessite pas de composants supplémentaires ni de lignes de sortie de l'appareil de commande. Pour la coupure en cas de dé- faut, on utilise des moyens qui sont nécessaires également en fonctionnement normal. Lorsque l'interrogation 310 constate que le bit de défaut F n'a pas été mis à l'état, on passe usuellement à l'étape 300. Selon un mode de réalisation préférentiel on a alors une interrogation 340 qui vérifie si l'on se trouve en mode de poussée. Dans la négative, on repasse à l'étape 300. Lorsque l'interrogation 340 constate un mode de fonctionnement dans lequel il n'y a usuellement pas d'injection, elle commande la vérification de la soupape de ré- gulation haute pression 135. Un tel mode de fonctionnement est5 par exemple celui du mode de poussée. Pour vérifier l'aptitude au fonctionnement, dans l'étape 350 suivante, on détecte un ni- veau de pression ancien PA. Puis, dans l'étape 360, on commande la bobine électromagnétique 136 de la soupape de régulation haute pression 135 pour que la pression chute.10 Puis dans l'étape 370 on détecte une nouvelle va- leur de pression PN. Dans l'étape 380 on détermine la diffé- rence PD entre la nouvelle valeur PN et l'ancienne valeur PA. L'interrogation suivante 390 vérifie si la différence de pres- sion PD est supérieure à un seuil S. Dans l'affirmative, l'installation est considérée comme fonctionnant correctement et l'on repasse à l'étape 300. Dans la négative, dans l'étape 395 il y a émission d'un signal de défaut indiquant que la cou- pure de secours ne fonctionne pas correctement. Selon l'invention, en mode de poussée, on vérifie que la pression, lorsque la soupape de limitation de pression est mise en oeuvre, chute d'une valeur S prédéterminée au cours d'un temps donné. R E V E N D I C A T I 0 N S 1 ) Procédé de commande d'un moteur à combustion interne à in- jection à haute pression, notamment d'un moteur à combustion interne équipé d'un système à rail commun (130), le carburant étant transféré par au moins une pompe (125) d'une zone basse pression à une zone haute pression et, de là, il est injecté de manière dosée par des injecteurs (131) dans le moteur à combus- tion interne, la pression dans la zone haute pression étant dé- tectée par un capteur de pression (141) et se réglant à l'aide10 d'un moyen de régulation de pression (135), caractérisé en ce qu' en cas de détection de défaut, le moyen de régulation de pres- sion (135) est commandé pour faire chuter la pression dans la zone haute pression à une valeur ne permettant plus une injec- tion. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' en cas de défaut reconnu, en plus, les injecteurs (131) sont commandés pour ne plus injecter. 3 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications précéden- tes, caractérisé en ce qu' on détecte un défaut, notamment lorsqu'il y a une fuite. 4 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications précéden- tes, caractérisé en ce que pour certains états de fonctionnement on vérifie l'aptitude au fonctionnement du moyen de régulation de pression (135). ) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la vérification se fait en mode de poussée. 6 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que pour la vérification on commande le moyen de régulation de pression pour produire une chute de pression. 7 ) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu' on considère que le moyen de régulation de pression (135) est apte à fonctionner si la pression descend d'une valeur prédé- terminée. 8 ) Dispositif de commande de moteur à combustion interne à in- jection haute pression, notamment d'un moteur à combustion in- terne équipé d'un système à rail commun (130), comportant au moins une pompe (125) transférant le carburant d'au moins une zone basse pression à une zone haute pression, des injecteurs (131) fournissant le carburant de manière dosée au moteur à combustion interne, un capteur de pression (141) détectant la pression du carburant dans la zone haute pression et un moyen de régulation de pression (135) pour la mise en oeuvre du pro- cédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' en cas de défaut reconnu, le moyen de régulation de pression (135) est commandé pour que la pression dans la zone haute pression chute à une valeur ne permettant plus d'injection.