Brevet FR2741388A1 — publié le 19970523

La présente invention concerne un procédé d'injection de carburant avec compensation de température du type dans lequel du carburant est amené à une soupape d'injection et une température de référence lors de la détermination du temps d'injection est prise en compte. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé, comportant une canalisation d'arrivée du carburant à une soupape d'injection, une conduite de retour de carburant qui conduit de la soupape d'injection au réservoir de carburant, et un appareil de commande relié, par un conducteur de commande, à la soupape d'injection. Pour répondre à des prescriptions strictes sur les gaz d'échappement et pour réduire la consommation de carburant dans le cas des véhicules automobiles, il est nécessaire que la quantité de carburant qui est injectée dans un moteur à combustion interne soit déterminée de façon très précise. La quantité de carburant, injectée dans un moteur à combustion interne pendant la durée de l'injection, dépend directement de la densité du carburant à injecter. La densité du carburant dépend directement de la température du carburant, de sorte que, pour une détermination précise de la quantité de carburant pour une opération d'injection, il faut prendre en compte la température du carburant. D'après le brevet EP 0 214 405 B1, il est déjà connu de prendre en compte la température du carburant lors de la détermination de la quantité de carburant à injecter. Comme la température du carburant ne peut pas être directement mesurée lors de l'injection, on mesure, comme grandeur de référence pour la température d'injection du carburant, la résistance de la bobine magnétique d'une soupape d'injection, résistance qui dépend de la température du carburant à injecter. Le but de l'invention est de permettre une détermination exacte de la quantité de carburant à injecter. L'invention a donc pour objet un procédé du type indiqué ci-dessus, qui est caractérisé en ce qu'on utilise, comme température de référence, la température du carburant que la soupape d'injection abandonne et renvoit sans qu'il ait été injecté. D'une façon avantageuse, pour déterminer la quantité de carburant à injecter, on mesure la température du carburant dans la conduite de retour de la soupape d'injection et on la prend en compte pour la détermination de la quantité de carburant. Selon une autre caractéristique de l'invention, on utilise comme température de référence la température du carburant dans une conduite d'alimentation de carburant, disposée entre le banc de distribution du carburant et la soupape d'injection. Selon une autre caractéristique de l'invention, on utilise comme température de référence la température du carburant dans le banc de distribution du carburant, en particulier la température du carter du banc de distribution du carburant. Selon une autre caractéristique de l'invention, on utilise comme température de référence la température du carburant dans la conduite amont d'arrivée du carburant, en amont de la pompe à haute pression. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, latempérature de référence peut être la température du circuit de refroidissement du moteur à combustion interne. Avantageusement, en particulier pendant une phase de fonctionnement à chaud du moteur à combustion interne, on utilise la température d'eau de refroidissement à l'orifice de sortie d'une tête de cylindre du moteur à combustion interne. L'invention a également pour objet un dispositif tel que défini ci- dessus qui est caractérisé en ce que sur la conduite de retour du carburant, en particulier directement sur la soupape d'injection, est disposé une sonde de température, et en ce que la sonde de température est reliée à l'appareil de commande par un conducteur de signaux. Selon une autre caractéristique de l'invention, une sonde de température peut être disposée dans la canalisation d'arrivée du carburant, en particulier entre le banc de distribution de carburant et la soupape d'injection. Avantageusement, la sonde de température est disposée sur le banc de distribution de carburant. En variante, la sonde de température peut être disposée dans la canalisation d'arrivée du carburant, en amont de la pompe à haute pression. On décrira ci-après plus en détail l'invention en référence au dessin annexé sur lequel: La figure 1 est un schéma de la construction d'un moteur à combustion interne. La figure 2 est une représentation schématique des canalisations de carburant d'un moteur à combustion interne. La figure 1 représente un réservoir de carburant 1, relié à un dispositif d'injection 13 par l'intermédiaire d'une conduite amont 12 d'arrivée du carburant et par une conduite de retour du carburant 8. Le dispositif d'injection 13 est disposé sur un moteur à combustion interne 14, qui présente un collecteur d'admission 22 et un collecteur des gaz d'échappement 23. Le dispositif d'injection 13 est, de plus, relié, par une conduite de commande, à un appareil de commande 9, lui-même relié à une mémoire 15. La figure 2 représente l'alimentation en carburant du moteur à combustion interne 14 et le retour du carburant vers le réservoir de carburant 1. Le réservoir de carburant 1 est relié à une pompe à haute pression 5 par l'intermédiaire d'un filtre de carburant 2, d'une pompe d'alimentation en carburant 3 et d'un régulateur de pression 4. La pompe à haute pression 5 est reliée, par l'intermédiaire d'une conduite à haute pression 10 de carburant, à un banc 6 de distribution de carburant, qui est raccordé par des conduites d'arrivée de carburant 11 à des soupapes d'injection 7, étant entendu que chaque soupape d'injection 7 est associée à un cylindre donné du moteur à combustion interne 14. Chaque soupape d'injection est reliée, par une conduite de commande 24, à l'appareil de commande 9, et est raccordée, par une conduite de retour du carburant 8, au réservoir de carburant 1. La pompe à haute pression 5 et le régulateur de pression 4 sont, de même, raccordés à la conduite de retour du carburant 8. Sur la conduite amont 12 d'arrivée du carburant, est disposé une première sonde de température 16 qui est raccordée par un conducteur de signal à l'appareil de commande 9. Avantageusement, la première sonde de température 16 est montée sur la conduite amont 12 d'arrivée du carburant, entre le régulateur de pression 4 et la pompe à haute pression 5. Une deuxième sonde de température 17 se trouve sur le banc 6 de distribution de carburant et est, de même, reliée par un conducteur de signal à l'appareil de commande 9. Une troisième sonde de température 18 est disposée sur la conduite d'alimentation en carburant 11 et est reliée par un conducteur de signal à l'appareil de commande 9. La troisième sonde de température 18 se trouve avantageusement aussi près que possible de la soupape d'injection 7. Une quatrième sonde de température 19 est disposée dans le circuit d'eau de refroidissement du moteur à combustion interne et est reliée par un conducteur de signal à l'appareil de commande 9. Sur la conduite de retour du carburant 8, une cinquième sonde de température est avantageusement disposée aussi près que possible de la soupape d'injection et est reliée par un conducteur de signal à l'appareil de commande 9. Le dispositif de la figure 2 fonctionne de la façon suivante: La pompe d'alimentation en carburant 3 pompe du carburant au travers du filtre de carburant 2, depuis le réservoir de carburant 1 dans la conduite amont 12 d'arrivée du carburant. Le régulateur de pression 4 limite la pression du carburant à une valeur réglable. Le carburant excédentaire est renvoyé, par le régulateur de pression 4, au réservoir de carburant 1, par la conduite de retour du carburant 8. La pompe à haute pression 5 aspire le carburant dans la conduite amont 12 d'arrivée du carburant et le repompe, avec une pression prédéterminée, qui est comprise entre 200 et 2000 bar, dans la conduite à haute pression 10 du carburant, à laquelle est raccordé le banc 6 de distribution de carburant. La pompe à haute pression renvoie le carburant excédentaire par la conduite de retour du carburant 8 au réservoir de carburant 1. Par le banc 6 de distribution du carburant, le carburant sous haute pression est dirigé sur les soupapes d'injection 7. L'appareil de commande 9 ouvre la soupape d'injection 7 suivant une durée d'injection calculée. La durée d'injection et l'instant du début d'injection sont déterminés en fonction de procédés de calcul enregistrés dans la mémoire 15. Le carburant qui apparaît par des fuites ou des pertes de la commande sur la soupape d'injection 7 est dirigé, par la conduite de retour du carburant 8, sur le réservoir de carburant 1. Dans le cas d'un procédé d'injection de carburant qui fonctionne sous haute pression, comme c'est, par exemple, le cas d'une injection à banc de distribution commun ("common-rail"), la quantité de carburant injectée dépend, entre autres, du temps d'ouverture de la soupape d'injection 7 et de la température du carburant dans la soupape d'injection 7. Du fait de l'élévation de pression du carburant dans la pompe à haute pression 5, le carburant s'échauffe dans la conduite à haute pression 10 du carburant. Lors de l'injection du carburant, il se produit, dans la soupape d'injection 7, une détente, c'est-à-dire un abaissement de la pression du carburant. Il apparait ainsi des différences de pression élevées. Lors du fonctionnement du moteur à combustion interne, les soupapes d'injection 7 sont, de plus, chauffées par le développement de chaleur du moteur à combustion interne, en particulier par l'émission de chaleur cédée par la tête des cylindres. La température du carburant n'est pas mesurée directement lors de l'injection, mais on mesure, comme grandeur de comparaison, au moins une température de référence. A l'aide de cette température de référence mesurée, on détermine la température réelle d'injection du carburant. Pour cela, dans la mémoire 15, est enregistré un tableau présentant la corrélation entre une ou plusieurs températures de référence et la température d'injection. Le tableau est établi au moyen de mesures d'essais. A partir de la température d'injection déterminée, et de la quantité de carburant nécessaire pour l'opération d'injection, on calcule la durée d'injection pour une pression donnée de carburant. Une extension de l'invention consiste à lire, à l'aide d'une ou plusieurs températures de référence, directement sur une liste la durée d'injection pour une pression d'injection donnée. La liste est établie par des essais et est enregistrée dans la mémoire 15. L'appareil de commande 9 mesure, comme température de référence, la température du carburant à au moins l'un des emplacements suivants: dans la conduite amont 12 d'arrivée du carburant, dans une paroi, c'est-à- dire dans le carter d'un banc 6 de distribution du carburant, dans l'une des conduites d'alimentation en carburant 11, c'est-à-dire sur le carter d'une conduite d'alimentation en carburant 11, dans le circuit d'eau de refroidissement, en particulier à la sortie de l'eau de refroidissement, à la tête de cylindres du moteur à combustion interne, et dans la conduite de retour du carburant 8, en particulier dans la conduite de retour du carburant 8 située au voisinage de la soupape d'injection 7. La prise en compte d'au moins l'une des températures, ou de la combinaison des températures qui ont été mesurées par les première, deuxième, troisième, quatrième et cinquième sondes de température 16, 17, 18, 19, 20, conduit à une détermination précise de la température du carburant lors de l'opération d'injection. Dans le cas d'une forme d'exécution simple de l'invention, il suffit de prendre en compte la température du carburant dans la conduite d'alimentation en carburant 11, au voisinage de la soupape d'injection 7. Dans une autre forme d'exécution avantageuse de 1'invention, on prend en compte la température du carburant dans la conduite d'arrivée du carburant, c'est-à-dire la température du carburant 8 qui se trouve entre la soupape d'injection 7 et le banc 6 de distribution du carburant. Une autre forme d'exécution du procédé est obtenue en prenant en compte la température du carburant dans le banc 6 de distribution du carburant et/ou la température du carburant dans la conduite amont d'arrivée du carburant, c'est-à-dire avant la pompe à haute pression , et/ou la température du circuit d'eau de refroidissement du moteur à combustion interne. Un homme du métier utilise, en fonction du moteur à combustion interne considéré, au moins une température de référence, ou une combinaison des températures de référence données, pour la compensation de température de la quantité de carburant à injecter, en particulier dans le cas d'un système d'injection sous haute pression à banc de distribution commun ("Common-Rail"). Si on utilise la température du circuit d'eau de refroidissement comme température de référence, on prend en compte la transmission de chaleur de la tête de cylindre vers la soupape d'injection 7. L'élévation de température du carburant lors de la compression dans la pompe à haute pression est calculée, au moyen de la température au banc de distribution du carburant, en tenant compte de la température en amont, à l'entrée de la pompe à haute pression. La relation entre la densité du carburant et la température du carburant est donnée par la formule suivante: d- do 1+ys(T-TO) o d est la densité, ys = 0,94*10-3K-1 est le coefficient de dilatation thermique pour du carburant diesel, d = 835 kg/m3 est la densité du carburant diesel à 15"C et sous une pression de 1 bar, T désigne la température du carburant et To une température de référence. La relation entre la densité du carburant et la pression du carburant est donnée par la formule suivante: ' E o d est la densité, p est la pression, E est la compressibilité (en bar): E =(17.800+8* bar] -70* XIC])' o po = 1,0 bar est la pression de référence, do = 835 kg/m3 est la densité du carburant diesel à 15 C et sous une pression de 1 bar. A l'aide des formules indiquées, quand on connaît la pression d'injection et qu'on a déterminé la température d'injection, on calcule la densité du carburant et, à partir de là, la durée d'injection. REVEND I CATIONS 1. Procédé d'injection de carburant dans un moteur à combustion interne, dans le cas duquel du carburant est envoyé à une soupape d'injection (7), et dans le cas duquel une température de référence est prise en compte pour déterminer le temps d'injection, caractérisé en ce que - comme température de référence, on utilise la température du carburant que la soupape d'injection (7) abandonne et retourne sans qu'il ait été injecté. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, comme température de référence, on utilise la température du carburant dans une conduite d'alimentation de carburant (11), disposée entre le banc de distribution (6) du carburant et la soupape d'injection (7). 3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, comme température de référence, on utilise la température du carburant dans le banc de distribution (6)du carburant, en particulier la température du carter du banc de distribution (6) du carburant. 4. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, comme température de référence, on utilise la température du carburant dans la conduite amont (12) d'arrivée du carburant, en amont de la pompe à haute pression (5). 5. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, comme température de référence, on utilise la température du circuit de refroidissement du moteur à combustion interne. 6. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'en particulier pendant une phase de fonctionnement à chaud du moteur à combustion interne, on utilise la température d'eau de refroidissement à l'orifice de sortie d'une tête de cylindre du moteur à combustion interne. 7. Dispositif d'injection de carburant dans un moteur à combustion interne (14), comportant une canalisation d'arrivée du carburant (12, 10, 11), qui conduit à une soupape d'injection (7), une conduite de retour de carburant (8) qui conduit de la soupape d'injection (7) au réservoir de carburant (1), et un appareil de commande (9) relié, par un conducteur de commande (24), à la soupape d'injection (7), caractérisé en ce que, sur la conduite de retour du carburant (8), en particulier directement sur la soupape d'injection (7), est disposé une sonde de température (20), et en ce que la sonde de température (20) est reliée à l'appareil de commande (9) par un conducteur de signaux. 8. Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que, dans la canalisation d'arrivée du carburant (12, 10, 6, 11), en particulier entre le banc (6) de distribution de carburant et la soupape d'injection (7), est disposée une sonde de température (18). 9. Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que, sur le banc (6) de distribution de carburant est disposée une sonde de température (17). 10. Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que, dans la canalisation (12) d'arrivée du carburant, en amont de la pompe à haute pression (5), est disposée une sonde de température (16).