Brevet FR2745331A1 — publié le 19970829

Etat de la technique: L'invention concerne un procédé de commande d'un moteur à combustion interne, selon lequel une pompe à carburant transfère du carburant d'une plage de basse pression dans une plage de haute pression et dose ce carburant par la commande par les injecteurs, des chambres de combustion du moteur à com- bustion interne, la pression du carburant dans la plage à haute pression étant réglée par un moyen de régulation à des valeurs prédéterminées. L'invention concerne également un dispositif de commande d'un moteur à combustion interne, selon lequel au moins une pompe à carburant transfère du carburant d'une plage basse pression à une plage haute pression et dose le carburant en commandant les injecteurs dans les chambres de combustion du moteur à combustion interne, la pression du carburant dans la zone haute pression étant réglée par un moyen de régulation à des valeurs prédéterminées, pour la mise en oeuvre du procédé. Un tel procédé et un tel dispositif sont connus se- lon le document DE-OS-19 539 885. Ce document décrit un dispo- sitif de commande d'un moteur à combustion interne selon lequel au moins une pompe à carburant transfère le carburant d'une zone basse pression à une zone haute pression. La pression du carburant dans la zone haute pression est réglée à une valeur prédéterminée. En commandant les injecteurs, on peut doser le carburant pour les différentes chambres de combustion du moteur à combustion interne. De tels systèmes, dans lesquels le carbu- rant est dosé à haute pression par des injecteurs vers les chambres de combustion, ont été usuellement désignés "par sys- tèmes à rail commun". En commandant les injecteurs pour doser le carbu- rant, la pression dans la zone haute pression descend briève- ment en dessous de la valeur de consigne. Mais, le dosage précis du carburant n'est possible qu'à pression constante. Pour cette raison, il faut que la pression dans la plage haute pression reste aussi constante que possible. Avantages de l'invention: La présente invention concerne un procédé du type défini ci-dessus caractérisé en ce que le moyen de régulation est commandé directement avant et/ou pendant la commande des injecteurs dans le sens d'une augmentation de pression. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses du procédé: - la commande du moyen de régulation se fait simultanément avec les injecteurs; 1( - la commande du moyen de régulation se fait suivant un temps de retard prédéterminé, avant la commande des injecteurs; - la pression est réglée à une valeur comprise dans une plage entre 30 bars et 100 bars ou à des valeurs comprises entre 1000 bars et 2000 bars; - indépendamment au moins de la vitesse de rotation du moteur à combustion interne et/ou de la quantité injectée, on commute d'un mode de régulation à un mode de commutation du moyen de régulation; - on commute sur le mode de commutation si la pression diffère d'une valeur de consigne suivant une valeur prédéterminée D; - on augmente la valeur de consigne avant l'injection, d'une valeur prédéterminée AP; - la valeur AP prédéterminée de laquelle la valeur de consigne est augmentée et la valeur D est prédéterminée en fonction au moins de la vitesse de rotation et/ou de la quantité de car- burant à injecter; - la valeur AP de laquelle on relève la valeur de consigne est réglée en fonction de la demi-valeur de la chute de pression pendant l'injection. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé, tel que défini ci-dessus, ce dis- positif étant caractérisé par des moyens qui commandent le moyen de régulation immédiatement avant et/ou pendant la com- mande des injecteurs dans le sens d'une augmentation de pres- sion. Le procédé et l'installation selon l'invention per- mettent de maintenir la pression à une valeur constante. Dessins: La présente invention sera décrite ci-après de ma- nière plus détaillée, à l'aide de modes de réalisation repré- sentés dans les dessins, dans lesquels: - la figure 1 montre un schéma par blocs d'un système à rail commun, - la figure 2 montre une régulation de pression, - la figure 3 montre différents chronogrammes, - la figure 4 montre un ordinogramme explicitant le procédé de l'invention, - la figure 5 montre la pression en fonction du temps. Description des exemples de réalisation: La figure 1 montre un système à rail commun sous la forme d'un schéma par blocs. Un tel rail commun porte la réfé- rence 100. Le rail 100 sert d'accumulateur de carburant en pression et il communique avec les injecteurs 110 qui dosent le carburant dans les chambres de combustion, non représentées, du moteur à combustion interne. Les injecteurs peuvent recevoir des signaux de commande d'un appareil de commande 115. L'appa- reil de commande traite les signaux d'un capteur de pression , d'un capteur de vitesse de rotation 122 et d'un dispositif 124 prédéterminant la quantité de carburant ainsi que les si- gnaux d'autres capteurs détectant l'état de fonctionnement du moteur à combustion interne. L'appareil de commande 115 applique en outre un si- gnal de commande à une vanne de régulation de pression 130. La vanne de régulation de pression 130 est montée dans la liaison entre le rail 100 et un réservoir à carburant 135. La vanne de régulation de pression 130 est réalisée de préférence pour qu'à une certaine pression P dans le rail, elle libère la liaison avec le réservoir à carburant 135. Le niveau de pression pour lequel la liaison est libérée peut être modifié en fonction de l'intensité du signal de commande. De plus, le réservoir de carburant 135 est relié par une pompe de transfert amont 140 et une pompe haute pres- sion 145 au rail 100. Entre la pompe haute pression 145 et le rail 100, on peut prévoir un clapet anti-retour 148. Entre la pompe amont 140 et la pompe haute pression 145, on a une sou- pape de limitation de pression 150 qui peut libérer la communi- cation avec le réservoir de carburant 135. La zone comprise entre la pompe haute pression 145 et les injecteurs est appelée zone haute pression. La zone com- prise entre le réservoir et la pompe haute pression est appelée zone basse pression. L'installation décrite ci-dessus fonctionne de la manière suivante: La pompe amont 140 prend le carburant du réservoir 135 pour le fournir à la pompe haute pression 145. La pompe haute pression 145 comprime le carburant à une pression relati- vement élevée. Usuellement, pour les systèmes de moteur à com- bustion interne à allumage commandé, on établit des niveaux de pression compris entre environ 30 et 100 bars et pour les mo-15 teurs à allumage non commandé, on établit des niveaux de pres- sion de l'ordre de 1000 à 2000 bars. Le carburant passe de la pompe haute pression 145 à travers le clapet anti-retour 148 dans le rail 100. Le carburant est à pression élevée dans le rail 100. En fonction du signal de commande de l'appareil de commande 115, les injecteurs 110 libèrent la communication en- tre le rail et les différentes chambres de combustion. Cela permet de définir le début et la fin de l'injection et ainsi la quantité de carburant injectée de manière dosée dans les diffé- rentes chambres de combustion à l'aide de l'appareil de com- mande 115. Lorsqu'entre la pompe amont et la pompe haute pres- sion, il s'établit une pression de carburant trop élevée, la soupape de limitation de pression 150 libère la communication vers le réservoir. La pression régnant dans la zone haute pression no- tamment dans le rail 100 est détectée par un capteur de pres- sion 120. En fonction de cette valeur de pression P, l'appareil de commande calcule les signaux de commande destinés aux injec- teurs 110. En outre, ce signal est utilisé pour réguler la pression, c'est-à-dire qu'en ouvrant et en fermant la vanne de régulation de pression 130, on règle la pression P dans le rail à des valeurs prédéterminées. La commande des injecteurs se fait en fonction de la vitesse de rotation, de la quantité de carburant souhaitée QK et de la pression P dans la plage haute pression. Dans les systèmes à rail commun à couplage de la vitesse de rotation entre la pompe haute pression 145 et le mo- teur à combustion interne, aux basses vitesses de rotation et/ou quantité importante de carburant rencontre le problème de la chute de pression dans le rail pendant l'injection. Dans de tels systèmes, la pompe haute pression 145 est couplée au mo- teur à combustion et entraînée directement par le moteur à com- bustion interne ou par l'intermédiaire d'une transmission. Les raisons en sont les débits faibles de la pompe haute pression dans cette plage et la fermeture retardée de la vanne de régu- lation de pression 130 nécessaire au réglage de la pression. En principe, il est possible de limiter la chute de pression en augmentant le volume du rail. Mais cela se traduit par une dé- térioration de la dynamique de pression dans le rail notamment lors de l'établissement de la pression au démarrage. La figure 2 montre de manière détaillée la régula- tion de pression. Les éléments déjà décrits à la figure 1 por- tent les mêmes références. Un régulateur 200 fournit un signal de commande à la vanne de régulation de pression 130. Le régulateur de pres- sion 200 traite le signal de sortie d'un point de combinaison 205. Le signal de sortie PI du capteur de pression 120 arrive au point de combinaison 205 avec un signe algébrique négatif; le signal de sortie PS d'une commande 210 est appliqué avec un signe algébrique positif. La commande 210 traite le signal N du capteur de vitesse de rotation 122 et le signal QK du dispositif prédéter- miné pour la quantité de carburant 124. La commande 210 ali- mente les étages de puissance 215 des injecteurs 110 fournissant les signaux de commande aux injecteurs 110. Les si- gnaux de commande des étages de puissance 215 sont en outre ap- pliqués à un étage de puissance 220 qui fournit un signal à la vanne de régulation de pression 130. Cette installation fonctionne de la manière sui- vante: partant de la comparaison entre la valeur de consigne PS, prédéterminée par commande 210 et la valeur réelle PI four- nie par le capteur de pression 120, le régulateur 200 calcule un signal de commande destiné à la vanne de régulation de pres- sion 130. En fonction de ce signal, la vanne de régulation de pression prend une certaine position. En fonction de la posi- tion de la vanne de régulation de pression, il s'établit une pression correspondante dans le rail 100. Cette pression est détectée par le capteur de pression 120 qui la transmet au point de combinaison 205. La commande 210 fournit également des signaux de commande aux étages de puissance 215 pour les injecteurs 110. Ces signaux de commande arrivent à un étage de puissance 220 qui agit à son tour sur la vanne de pression 130 en lui four- nissant des signaux de commande. Cela signifie que dès que les injecteurs 110 sont commandés dans le sens d'une injection, la vanne de régulation de pression 130 est en même temps commandée dans le sens d'une augmentation de la pression. La figure 3 montre différents chronogrammes. La fi- gure 3a représente la pression P; la figure 3b montre le si- gnal de commande d'un injecteur; la figure 3c montre la course H de la vanne de régulation de pression. Pour une commande usuelle, on obtient les courbes représentées en traits pleins. La figure 3a représente en traits mixtes, la valeur de consigne PS de la pression P. Une ligne parallèle à celle-ci donne la plage de réglage. Cette plage de réglage est repérée par deux flèches perpendiculaires. Dès que la pression dépasse la valeur de consigne PS, la vanne de régulation de pression s'ouvre et la pression chute. Dès que la pression chute dans la plage de régulation, la vanne de régulation de pression est commandée pour se fermer et permettre une montée en pres- sion. Jusqu'à l'instant tl, on a une régulation de pres- sion et la pression prend usuellement une valeur de consigne PS. En mode de régulation, la vanne de régulation de pression est commandée par le régulateur de pression 200 pour prendre une position telle qu'en conséquence la pression prend sa va- leur de consigne PS. Si à l'instant tl, on a la commande d'un injecteur, ce qui est représenté par un signal correspondant dans la fi- gure 3b, la pression chute à cause de l'injection. Suivant l'augmentation de la déviation de régulation, le régulateur de pression 200 se met en oeuvre et commande la vanne de régula- tion de pression 130 dans le sens de la fermeture. Dès que la pression est en dessous de la plage de régulation, le régula- teur de pression 200 émet un signal qui entraîne la fermeture complète de la vanne de régulation de pression. Ainsi, après un temps de réponse court, l'aiguille de l'injecteur se déplace dans le sens de la position de fermeture. Pour cela, du fait de son inertie, et de l'inductance de la bobine, il faut un cer- tain temps à l'aiguille de l'injecteur. La pression continue à chuter pendant ce temps. A l'instant t2, lorsque la vanne de régulation de pression 130 est complètement fermée ou que l'injection est terminée, la pression augmente de nouveau. Dès que la valeur de la pression atteint de nouveau la plage de réglage à l'instant t3, le régulateur de pression 200 se met en oeuvre et règle l'aiguille d'injecteur pour que la pression reste à sa valeur de consigne PS. Pour diminuer la chute de pression, il est proposé de commander la vanne de régulation de pression 130 à l'instant tl en même temps que la commande des injecteurs pour que la vanne prenne immédiatement une position entraînant une montée en pression. Cela signifie que la vanne de régulation de pres- sion 130 reçoit l'énergie maximale disponible. Pour une telle commande, on a la courbe représentée en traits interrompus pour la pression P et la course H de l'aiguille d'injecteur. La pression diminue moins fortement et l'aiguille d'injecteur atteint de manière essentiellement parallèle sa première position. En cas de montée en pression, la plage de régulation de pression est atteinte à un instant antérieur t4. La quantité de carburant qui retourne au réservoir est mainte- nant beaucoup plus faible, ce qui se traduit par une chute de pression plus faible. Ainsi, on atteint beaucoup plus rapide- ment la valeur de consigne de la pression. Le procédé selon l'invention permet d'obtenir de manière analogue, la commande simultanée des injecteurs et de la vanne de régulation de pression 130. Il est particulièrement intéressant de choisir une réalisation numérique. La figure 4 montre une telle réalisation numérique. La partie de la figure 4a représente un programme de commande de la vanne de régulation de pression 130. Dans un premier pas 400, on émet la valeur de consigne PS* à partir des différents paramètres de fonctionnement comme par exemple la vitesse de rotation N et la quantité de carburant à injecter QK. Comme signal de vitesse de rotation, on utilise le signal d'un capteur, la vitesse de rotation du moteur à combustion in- terne et/ou de l'installation d'injection. La vitesse de rota- tion de l'installation d'injection correspond à la vitesse de rotation d'entraînement de la pompe haute pression. Lorsque la valeur PS* est la valeur de consigne de la pression, elle est enregistrée de préférence dans un champs de caractéristiques indépendamment de celui-ci et le cas échéant on enregistre d'autres grandeurs.20 L'interrogation 410 suivante vérifie que la vitesse de rotation est supérieure ou égale à une valeur de consigne NS. Si cela est le cas, dans l'étape 420, on commande les in- jecteurs 110. L'interrogation 410 reconnaît que la vitesse de rotation est inférieure à la valeur de consigne, ainsi on dé- termine une valeur AP dans l'étape 430 qui se traduit par une fonction F de la vitesse de rotation N et de la quantité de carburant QK à injecter. Dans l'étape suivante 440, on déter- mine la valeur de consigne PS du régulateur de pression 130 à partir de la valeur de mesure PS* et de la valeur AP en procé- dant par addition. Enfin, dans l'étape 450, on commande la vanne de réglage de pression 130. Puis dans le paquet 120, on commande les injecteurs 110. Selon un exemple de réalisation préférentiel, la commande de la vanne de régulation de pression se fait à l'ins- tant to. L'instant to précède d'une durée prédéterminée l'ins- tant tl auquel se fait la commande des injecteurs 110. Ce temps est choisi pour que la vanne de régulation de pression se trouve en position fermée permettant la montée en pression si l'injection commençait. Lorsque la commande de la vanne de régulation de pression se fait simultanément avec la commande des injecteurs, on arrive à une montée en pression plus rapide. Dans le cas contraire, la commande se fait seulement lorsque la pression a chuté. Lorsque la commande de la vanne de régulation de pres- sion se fait en avance d'une durée de retard déterminée par rapport à la commande des injecteurs, la montée en pression de- vient possible dès le début de l'injection. Cela signifie que la pression ne chute plus, ou moins faiblement. Les étapes 430, 440 de cette réalisation de l'in- vention peuvent être supprimées. Dans une réalisation simpli- fiée, la commande de la vanne de régulation de pression 130 est simultanément avec des injecteurs 110 ou d'un temps de retard correspondant, en avance par rapport aux injecteurs. La commande de la vanne de régulation de pression ne se fait que lorsque la vitesse de rotation est infé- rieure à une valeur de consigne NS. Aux vitesses de rotation élevées, il n'est pas nécessaire de commander de manière anti- cipée la vanne de régulation de pression 130, car si la vitesse de rotation augmente, la chute de pression est faible à cause des débits de pompe de transfert plus importants. Selon la pra- tique, ainsi à partir d'une certaine vitesse de rotation NS, on ne commute plus la vanne de régulation de pression 130, car ce- la conduirait à une sollicitation plus importante des soupapes, ce qui nécessiterait l'utilisation de matériaux plus coûteux. Dans les étapes 430 et 440, on relève la valeur de consigne PS* d'une valeur AP pour compenser la chute de pres- sion aux faibles vitesses de rotation et cette valeur est aug- mentée d'une valeur telle que la pression moyenne correspond sensiblement à la pression de consigne PS; Il est particulièrement avantageux de révéler la pression d'une valeur AP dépendant de la quantité injectée QK et de la vitesse de rotation. La valeur AP est choisie pour correspondre à la demi valeur de la chute de pression pendant l'injection. La figure 5 montre la courbe de la pression P lors- que celle-ci est relevée de la valeur AP par rapport à la va- leur de consigne. La référence PS* désigne la pression souhaitée. A l'instant t5, la pression est réglée sur la va- leur. A l'instant t6, commence l'injection et la pression chute. L'injection se termine à l'instant t7. Puis, la pression augmente de nouveau jusqu'à la valeur PS* + AP. La partie de figure 4b montre une autre réalisation de l'invention. Dans un premier pas 460, on prédétermine la va- leur de consigne PS. Dans un second pas 465, on saisit la va- leur réelle PI. Dans le pas 470 suivant, on prédétermine une valeur AP comme fonction F d'au moins la vitesse de rotation N. L'interrogation 480 qui fait suite vérifie que la différence PS diminuée de PI est supérieure au mot D. Si cela n'est pas le cas, on décrit un nouveau pas. Mais si cela est le cas, cela signifie que la valeur réelle PI pour la pression diffère de plus d'une valeur de différence D de la valeur de consigne PS. Si cela est le cas, on commute d'un pas 490 sur le changement de rapport dans le sens montant. Cela signifie que la vanne de régulation de pression 130 est commandé de façon à se mettre en position de fermeture et permettre une montée de la pression. Le seuil pour la commutation entre le mode de commutation et le mode de régulation et inversement est prédéterminé de manière variable suivant la vitesse de rotation. R E V E N D I C A T I O N S REVENDICATIONS 1 ) Procédé de commande d'un moteur à combustion interne selon lequel une pompe à carburant (140) transfère du carburant d'une plage de basse pression dans une plage de haute pression et dose ce carburant par la commande par les injecteurs (110), des chambres de combustion du moteur à combustion interne, la pres- sion du carburant dans la plage à haute pression étant réglée par un moyen de régulation à des valeurs prédéterminées, caractérisé en ce que le moyen de régulation est commandé directement avant et/ou pendant la commande des injecteurs (110) dans le sens d'une augmentation de pression. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la commande du moyen de régulation se fait simultanément avec les injecteurs. 3 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la commande du moyen de régulation se fait suivant un temps de retard prédéterminé, avant la commande des injecteurs. 4 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications précéden- tes, caractérisé en ce que la pression est réglée à une valeur comprise dans une plage en- tre 30 bars et 100 bars ou à des valeurs comprises entre 1000 bars et 2000 bars. ) Procédé selon l'une quelconque des revendications précéden- tes, caractérisé en ce qu' en fonction au moins de la vitesse de rotation du moteur à com- bustion interne et/ou de la quantité injectée, on commute d'un mode de régulation à un mode de commutation du moyen de régula- tion. 6 ) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu' on commute sur le mode de commutation si la pression diffère d'une valeur de consigne PS suivant une valeur prédéterminée (D). 7 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications précéden- tes, caractérisé en ce qu' on augmente la valeur de consigne (PS) avant l'injection, d'une valeur prédéterminée (AP). 8 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que la valeur (AP) de laquelle la valeur de consigne (PS) est aug- mentée, et la valeur (D) sont prédéterminées en fonction au moins de la vitesse de rotation (N) et/ou de la quantité de carburant à injecter. 90) Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la valeur (AP) de laquelle on relève la valeur de consigne (PS), est réglée en fonction de la demi-valeur de la chute de pression pendant l'injection. ) Dispositif de commande d'un moteur à combustion interne, selon lequel au moins une pompe à carburant transfère du carbu- rant d'une plage basse pression à une plage haute pression et dose le carburant en commandant les injecteurs dans les cham- bres de combustion du moteur à combustion interne, la pression du carburant dans la zone haute pression étant réglée par un moyen de régulation à des valeurs prédéterminées, pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par des moyens qui commandent le moyen de régulation immédiatement avant et /ou pendant la commande des injecteurs dans le sens d'une augmentation de pression.