Brevet FR2748064A1 — publié le 19971031

La présente invention concerne un procédé de détermination de la pression de carburant régnant dans une rampe d'injection d'un moteur à combustion interne en régime transitoire. La détermination de cette pression permet ensuite de déterminer la correction à appliquer à un temps d'injection prédéterminé pour tenir compte de l'entrée dans ce régime transitoire. Plus particulièrement il s'agit d'un moteur sans système de retour du carburant vers le réservoir. Les moteurs à combustion interne couramment utilisés dans le domaine de l'automobile comportent des systèmes de retour de carburant vers le réservoir. Ces systèmes sont adaptés pour renvoyer vers le réservoir, le carburant amené vers la rampe d'injection de carburant, mais non injecté dans le collecteur d'admission (ceci en raison de l'action d'un régulateur de pression qui assure une différence de pression constante entre la rampe d'injection et le collecteur). Si ces systèmes de retour de carburant sont efficaces et évitent bien, un gaspillage inutile de carburant, ils présentent néanmoins un certain nombre d'inconvénients. Les nouvelles normes antipollution, prévoient de maintenir à un taux minimum (voir nul) la part de carburant se volatilisant dans le réservoir et s'évacuant directement dans l'atmosphère. Cette volatilisation de carburant est décelable notamment lorsque le véhicule est garé en plein soleil. Or le carburant qui revient de la rampe d'injection sans avoir été injecté, présente en général une température pouvant être supérieure à la température de vaporisation du carburant (de l'ordre de 30"C à 40 ). Lorsque ce carburant à température élevée, pénètre dans le réservoir, il favorise des phénomènes de volatilisation du carburant plus froid, contenu dans le réservoir et avec lequel il entre en contact. II en résulte une pollution accrue de l'atmosphère par les vapeurs de carburant en provenance directe du réservoir. II est à noter que le phénomène de vaporisation du carburant est d'autant plus sensible que le réservoir est faiblement rempli. En effet, dans ce cas, le carburant contenu dans le réservoir atteint très vite une température proche de sa température de vaporisation. Le respect des nouvelles normes antipollution ainsi que des soucis d'économies (suppression de la canalisation de retour de carburant) incitent à supprimer ces systèmes de retour de carburant. Cependant le fait de retirer la canalisation de retour du carburant conduit également à supprimer le régulateur de pression associé à cette canalisation, (notamment lorsque l'on cherche à utiliser un système sans retour de carburant le plus simple possible et le moins coûteux). Ce régulateur de pression est alors placé dans une conduite de décharge du carburant au voisinage immédiat du réservoir. Un tel régulateur de pression a pour fonction d'assurer une différence de pression constante, entre la pression de carburant dans la rampe d'injection et la pression régnant dans le collecteur d'admission. Lorsqu'un tel régulateur était placé dans la canalisation de retour de carburant au niveau de la rampe d'injection, il n'avait aucune difficulté pour suivre rapidement les variations de pression dans le collecteur d'admission. Mais dans le cas d'un système sans retour de carburant, ce régulateur est maintenant placé au voisinage du réservoir et répercute les variations de pression brutales dans la rampe d'injection avec un temps de retard considérable. En effet le réservoir étant placé en général loin du moteur du véhicule (le moteur étant à l'avant et le réservoir à l'arrière du véhicule) la longueur de la canalisation d'amenée du carburant entraîne une perte de charge importante qui nuit au fonctionnement rapide du régulateur de pression, en particulier dans les phases transitoires franches. Pour pallier cet inconvénient, il conviendrait de placer un capteur de pression dans la rampe d'injection de carburant, de manière à ce que la pression de carburant suive au plus près toute variation de pression dans le collecteur d'admission. Cependant un tel capteur est un élément onéreux et en outre la mesure de la pression dans la rampe d'injection est perturbée par le fonctionnement du moteur lui même (notamment par des oscillations à 5 - 10 Hz masquant la variation de pression), ce qui rend cette solution inexploitable. Le but de la présente invention est de déterminer la pression de carburant régnant dans la rampe d'injection pour déterminer la correction à appliquer à un temps d'injection prédéterminé lorsqu'un moteur à combustion interne est en régime transitoire, ceci dans le cas d'un moteur à combustion interne sans système de retour de carburant, sans utiliser de capteur spécifique et, si possible, sans augmenter les coûts. A cet effet la présente invention concerne un procédé de détermination de la pression de carburant régnant dans une rampe d'injection d'un moteur à combustion interne en régime transitoire, le dit moteur étant alimenté en carburant par une canalisation d'amenée en carburant, régulée à une pression constante par un régulateur de pression et alimentée par une pompe électrique à carburant à débit constant, le dit moteur étant également alimenté en air à une pression d'admission mesurée ou évaluée, le dit procédé selon l'invention étant caractérisé en ce qu'il consiste à: - vérifier que la variation de la pression d'admission dépasse une valeur seuil afin d'établir que le moteur entre dans un régime transitoire, - mesurer l'intensité (I) du courant de commande de la pompe, lorsque le moteur est en régime transitoire, et - en déduire la valeur de la pression (P) de carburant dans la rampe d'injection. Le procédé selon l'invention permet ainsi de déterminer facilement la pression de carburant dans la rampe d'injection, par le suivi de l'intensité du courant de commande traversant la pompe. Cette pompe présente, en effet, un débit constant. De ce fait, il existe une relation déterminée entre l'intensité du courant commandant la pompe et la pression de carburant dans la rampe d'injection. La connaissance de cette pression de carburant permet de déterminer un terme correctif à appliquer à un temps d'injection prédéterminé, de manière à tenir compte de l'entrée du moteur en régime transitoire. Une procédure d'apprentissage de ce terme correctif est prévue lorsque les variations du terme correctif sont supérieures à un seuil. Ceci permet de tenir compte de l'usure des injecteurs, des durites, de la pompe, . etc. La connaissance de la pression de carburant régnant dans la rampe d'injection, via la détermination de l'intensité du courant de commande de la pompe, peut également être utilisée lorsque le moteur présente une canalisation de retour de carburant. Cette connaissance peut également être utile pour gérer une pompe intelligente , de telle sorte qu'elle n'envoie vers la rampe d'injection que la quantité de carburant nécessaire. Cette connaissance de la pression de carburant permet de détecter un éventuel vieillissement du circuit d'alimentation, le fait qu'un injecteur reste toujours fermé etc, et faire partie d'une stratégie de mise en oeuvre de moyens de diagnostic embarqués. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront d'ailleurs de la description qui suit, à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique représentant une rampe d'injection et son système d'alimentation du type sans canalisation de retour de carburant , - la figure 2 est une vue schématique illustrant la relation liant l'intensité (I) et le débit (Q) de la pompe pour une pluralité de pression P1 à Pq, - la figure 3 est une vue schématique montrant un dispositif de détermination de la pression de carburant selon l'invention, - la figure 4 est une vue schématique montrant quatre courbes a) à d) représentatives respectivement de la variation de la pression d'admission, de la pression du carburant, de l'intensité du courant de commande de la pompe et du terme correctif du temps d'injection, - la figure 5 est d'une part une vue schématique illustrant les différentes étapes d'un procédé de correction du temps d'injection en fonction des variations de la pression carburant pendant un régime transitoire, et d'autre part une illustration de l'application de ces différentes étapes sur les différents paramètres surveillés, - la figure 6 est une figure analogue à la figure 5, débouchant sur une étape d'apprentissage du temps d'injection et - la figure 7 est une figure analogue aux figures 5 et 6, illustrant l'étape d'apprentissage de la correction du temps d'injection. Comme le montre la figure 1, un système d'alimentation 10 en carburant comporte généralement: - un réservoir de carburant 11, - une pompe à carburant 12, - un filtre 13, - un régulateur de pression 14, - une canalisation d'amenée du carburant 15, - une canalisation de décharge du carburant 1 Sa, et - une rampe d'injection 16. De manière connue, cette rampe d'injection est munie d'une pluralité d'injecteurs 17. Le système d'alimentation de carburant représenté à la figure 1 ne possède pas de canalisation de retour de carburant. Lorsque le système d'alimentation de carburant comporte une canalisation de retour, celle-ci 18 est placée entre la rampe d'injection 16 et le réservoir 1 1 et est munie d'un régulateur 14' situé près de la rampe d'injection. On remarque immédiatement que lorsque le système d'alimentation en carburant ne comporte pas de canalisation de retour de carburant, le régulateur 14, placé à proximité du réservoir 11, se trouve à une distance non négligeable de la rampe d'injection. Dans certain système ce régulateur est même placé dans le réservoir de manière adjacente à la pompe. De ce fait, ce régulateur répercute les variations de pression de carburant dans la rampe d'injection avec un retard important. En effet toute accélération ou décélération brutale du conducteur (entrée en régime transitoire) provoque une ouverture du papillon d'air, ce qui provoque une variation de la pression collecteur (de l'ordre de 300 m bar à 900 m bar), cette variation de pression entraîne une ouverture des injecteurs suivant un temps d'injection Ti calculé en fonction de la pression collecteur, ce qui provoque une variation de la pression dans la rampe d'injection. II en résulte qu'avec un système d'alimentation en carburant sans retour du carburant, I'entrée en régime transitoire du moteur provoque des perturbations du rapport air/carburant alimentant le moteur. Ceci peut conduire à une pollution accrue du véhicule lors de ces phases transitoires. La présente invention vise à déterminer les variations de la pression du carburant en temps réel, de manière à injecter dans le moteur, la quantité d'essence optimum pour éviter tout risque de pollution. A cet effet, le procédé selon l'invention, vérifie en continu si le moteur entre en régime transitoire. Pour ce faire, après une phase d'initialisation (figure 5) classique, le calculateur 19 (figure 3) de commande du moteur compare la variation de la pression d'admission APa à une valeur seuil (figure 5). Si la variation de pression d'admission est inférieure à ce seuil, le calculateur 19 (figure 3) continue sa surveillance. Par contre, si la variation de pression d'admission est supérieure à ce seuil, le calculateur détecte une entrée du moteur en régime transitoire. Selon l'invention, le calculateur mesure alors l'intensité du courant de la pompe de carburant. Cette mesure est réalisée de manière classique et sera explicitée plus loin. Selon l'invention, les variations AI de l'intensité du courant commandant la pompe 12 permettent de déterminer les variations de pression de carburant dans la rampe à injection 16. En effet, la pompe 12 fonctionne à débit constant. Lorsqu'une variation franche de la pression de carburant apparaît, on s'est aperçu que l'intensité du courant commandant la pompe variait immédiatement et proportionnellement, alors que la répercussion de la variation de pression carburant sur le régulateur 14 est beaucoup plus lente. Pour une pompe donnée 12, il existe donc un ensemble de courbes déterminées (figure 2) reliant l'intensité (I) et le débit (Q) de la pompe à une valeur de pression (P1, P2, P3, P4, ...) de carburant. La mesure de l'intensité (I) du courant commandant la pompe permet ainsi de déterminer, en temps réel, la valeur de la pression de carburant dans la rampe d'injection. Sur la figure 2, on a P1 > P2 > P3 > P4. On remarque que pour un débit (Q) donné, une augmentation de la pression de carburant provoque une augmentation de l'intensité i à 14 du courant de commande de la pompe. La variation instantanée de la pression de carburant et de l'intensité du courant dans la pompe s'effectue dans le même sens. La connaissance de la pression réelle du carburant dans la rampe d'injection permet de calculer une correction à apporter à un temps prédéterminé d'injection Ti (figure 5) de carburant, pour maintenir le rapport air/carburant à une valeur optimale, et maintenir le plus bas possible le taux de pollution du moteur. Le temps d'injection Ti prédéterminé est par ailleurs calculé de manière classique, non détaillé ici. L'application de la correction sur le temps d'injection permet de maintenir à un taux optimal le rapport air/carburant, en tenant compte des variations de pression de carburant lors de l'entrée du moteur en régime transitoire. La figure 5 illustre l'enchaînement des différentes étapes du procédé selon l'invention et montre pour une variation de la position du papillon des gaz dans le temps (courbe a) (c'est-à-dire pour une entrée en régime transitoire) la variation de l'intensité du courant de commande de la pompe (courbe b). Cette variation d'intensité provoque une variation de la pression carburant correspondante, ellemême générant une variation du terme correctif du temps d'injection (courbe d). Ces deux dernières courbes sont représentées avec en abscisse les points morts hauts (PMH) du moteur. Les courbes e et f montrent respectivement le temps d'injection normal et le temps d'injection corrigé, en fonction des variations de la pression carburant. La figure 3 illustre un dispositif simple de mesure de l'intensité du courant de la pompe. Un tel dispositif est constitué d'une batterie 21 alimentant la pompe 12. Une première dérivation 22 permet de mesurer la différence de potentiel aux bornes de la pompe 12, et ainsi déterminer dans un calculateur 19 I'intensité (I) du courant traversant la pompe. Un shunt 23 est également réalisé, de manière à dissiper la puissance fournie. La figure 4 illustre la variation des différents paramètres pendant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. La courbe a illustre la variation de la pression d'admission (représentative de l'entrée du moteur en régime transitoire). La courbe c illustre la variation de l'intensité (AI) du courant de commande de la pompe. Selon l'invention, cette variation d'intensité (AI) permet de calculer la variation (AP) de la pression de carburant correspondante (courbe b). Cette variation (AP) de pression de carburant permet de calculer la variation d'un terme correctif, habituellement appelé (acul). Ce terme (acul) étant connu par ailleurs, son calcul ne sera pas détaillé ici (courbe d). La courbe en trait gras (d) représente la valeur moyenne du terme correctif du temps d'injection. On notera que grâce au procédé selon l'invention, on applique directement la correction du temps d'injection, provoquée par l'entrée en régime transitoire. On notera que la détermination de la valeur de la pression de carburant en fonction de l'intensité du courant de commande de la pompe est effectuée par une simple lecture d'une cartographie donnant pour chaque intensité (I) du courant de commande de la pompe et pour un débit (Q) donné de la pompe (figure 2), la valeur Pi (avec i variant de 1 à n) de la pression de carburant régnant dans la rampe d'injection. Cette cartographie est établie pour un véhicule type, sur banc d'essai, ou en essai réel. Pour obtenir cette cartographie, il suffit de faire varier la pression de tarage du régulateur de pression, et de noter pour chaque débit (Q) de la pompe, quelle est l'intensité (I) du courant de commande. Cette cartographie étant établie à partir d'un véhicule type, c'est-à-dire un véhicule muni d'une canalisation d'amenée du carburant déterminé, elle tient compte des caractéristiques dimensionnelles de cette canalisation d'amenée du carburant. Bien entendu, une telle cartographie peut être établie pour chaque type de véhicule sur lequel elle doit être employée. Une première application de la connaissance de la pression du carburant dans la rampe d'injection est le calcul d'un terme correctif du temps d'injection de carburant, comme cela a été indiqué en référence aux figures 4 et 5. La détermination de la correction à apporter à un temps d'injection prédéterminé peut être encore améliorer, de la manière ci-après décrite. En référence à la figure 6, on remarque qu'après initialisation, vérification que l'on se trouve en régime transitoire, calcul de la pression carburant, on calcule le terme correctif à appliquer au temps d'injection. En variante, on peut surveiller la déviation de ce terme correctif par rapport à un certain seuil. Ce seuil peut être un temps AT ou une variation de acl (tac). Comme on le voit à la courbe g, le terme correctif du temps d'injection normal peut en effet être caractérisé par un AT et un hacl. Si l'une des valeurs seuils (AT ou Sacs) est dépassée, il est possible de réaliser une étape supplémentaire d'apprentissage du terme correctif. En effet, lorsque l'une des valeurs seuils (AT ou Sacl) est dépassée, cela signifie que le système a subi un vieillissement, et que si l'on continue à lui appliquer un terme correctif calculé à partir des paramètres d'un système supposé neuf, il y a risque que la commande du temps d'injection soit complètement dépassée. Pour tenir compte du vieillissement du système, on réalise alors un apprentissage du terme correctif. Cet apprentissage est détaillé à la figure 7. Une fois entré en mode d'apprentissage, on effectue une nouvelle mesure de l'intensité du courant de commande de la pompe. Si cette intensité est demeurée constante (analogue à celle précédemment relevée), on en déduit que les écarts du terme correctif ne sont pas dues à la variation de pression de carburant, et l'on ne poursuit pas l'étape d'apprentissage. Dans ce cas, la variation de pression peut être due à une variation de richesse provoquée par un dispositif de recirculation des gaz d'échappement, une purge du filtre du réservoir ou d'autres phénomènes de modification des proportions du mélange air/carburant. Par contre, si l'intensité du courant de commande varie, on recalcule la nouvelle pression de carburant, puis la nouvelle correction à apporter au temps d'injection, et l'on applique cette nouvelle correction lors du régime transitoire suivant. Ainsi, les valeurs du terme correctif corrigées (en fonction des variations de la pression du carburant) remplacent celles précédemment établies, pour tous les régimes transitoires suivants. Ceci permet d'adapter en continu les temps d'injection de carburant, notamment aux conditions de vieillissement du système. On maintient ainsi les émissions polluantes du moteur à un niveau minimum malgré le vieillissement du système d'alimentation en carburant. Les avantages d'un tel apprentissage réside ainsi dans le fait que: - la correction du temps d'injection, telle qu'indiquée précédemment, est indépendante des tables de calibrations (cartographies) classiques reliant le régime et la pression, - la correction du temps d'injection est indépendante du système utilisé, à savoir: - indépendance vis-à-vis de la configuration : rigidité (des durites à basse température), souplesse, longueur du système d'alimentation en carburant, - indépendance vis-à-vis du vieillissement du système, - indépendance vis-à-vis de l'évolution des caractéristiques du système d'alimentation en fonction de l'environnement du véhicule climat, altitude.. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de mise en oeuvre indiqués. Ainsi la connaissance de la valeur de pression de carburant (sans utiliser de capteurs spécifiques) peut être utile, dans un système d'alimentation avec ou sans retour du carburant. De même, la connaissance de la pression carburant peut être utilisée dans les cas suivants: - application à l'emploi de pompe intelligente n'envoyant que la quantité de carburant nécessaire, - détection du vieillissement d'un circuit d'alimentation, - détection d'un injecteur fermé, - application quelconque pour un système de diagnostic embarqué.. REVENDICATIONS 1] Procédé de détermination de la pression de carburant régnant dans une rampe d'injection (16) d'un moteur à combustion interne en régime transitoire, le dit moteur étant alimenté en carburant par une canalisation d'amenée en carburant (15) régulée à une pression constante par un régulateur de pression (14) et alimentée par une pompe électrique à carburant (12) à débit constant, le dit moteur étant également alimenté en air à une pression d'admission mesurée ou évaluée, le dit procédé selon l'invention étant caractérisé en ce qu'il consiste à: - vérifier que la variation de la pression d'admission (APa) dépasse une valeur seuil afin d'établir que le moteur entre dans un régime transitoire, - mesurer l'intensité (I) du courant de commande de la pompe (12), lorsque le moteur est en régime transitoire, et - en déduire la valeur de la pression (P) de carburant dans la rampe d'injection (16). 2] Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le régulateur de carburant (14) est placé à proximité d'un réservoir de carburant (11) et de la pompe (12). 3] Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que pour déterminer la valeur de la pression de carburant (P) en fonction de l'intensité (I) du courant de commande de la pompe, le procédé selon l'invention consiste à: - lire une cartographie donnant pour chaque intensité (I) du courant de commande de la pompe, et pour un débit (Q) donné de la pompe (12), la valeur de la pression de carburant (P) régnant dans la rampe d'injection (16). 4] Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la dite cartographie est établie pour un véhicule type et tient compte des caractéristiques dimensionnelles de la canalisation d'amenée du carburant (15). 5] Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à: - déduire de la valeur de la pression de carburant (P), la correction à apporter à un temps d'injection (Tj) prédéterminé. 6] Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la valeur de la correction à apporter à un temps d'injection prédéterminé est comparée à un seuil de terme correctif en temps (AT) et à un seuil de terme correctif en (A), et lorsque la correction à apporter est supérieure à l'un des deux seuils, on effectue une étape d'apprentissage de la valeur du terme correctif du temps d'injection. 7] Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la valeur du terme correctif apprise est appliquée lors d'un transitoire suivant.