Brevet FR2749614A1 — publié le 19971212

Etat de la technique L'invention concerne un procédé et un dispositif pour commander un moteur à combustion interne, dans lesquels au moins une pompe de carburant transfère du carburant d'une zone basse pression dans une zone haute pression, le carbu- rant pouvant être dosé en commandant les injecteurs des cham- bres de combustion du moteur à combustion interne. Un tel procédé et un tel dispositif sont connus par le document DE-OS-19 539 885. Ce document décrit un pro- cédé et un dispositif servant à commander un moteur à combus- tion interne, dans lesquels au moins une pompe de carburant transfère le carburant d'une zone à basse pression dans une zone à haute pression. La pression du carburant dans la zone à haute pression peut être réglée sur une valeur que l'on peut prédéfinir. En commandant les injecteurs, on peut doser le carburant à envoyer aux différentes chambres de combustion du moteur à combustion interne. De tels systèmes, dans les- quels on dose le carburant à envoyer sous haute pression aux chambres de combustion au moyen des injecteurs, sont désignés habituellement sous le nom de systèmes à " Common Rail ". De tels systèmes peuvent être utilisés aussi bien dans le cas des moteurs à combustion internes à allumage spontané que dans le cas des moteurs à allumage par appareillage externe. En cas de conditions de fonctionnement défavora- bles, la température du carburant dans le cas de tels systè- mes à " Common Rail " peut atteindre des valeurs qui se trouvent en dehors de la zone de températures spécifiée pour les différents composants. L'augmentation de la température du carburant doit être évitée par des moyens appropriés. Dans ce cas on doit éviter d'avoir un radiateur additionnel de carburant. Avantages de l'invention Le procédé et le dispositif selon l'invention sont caractérisés par le fait qu'on arrive, en fonction d'une valeur de la température, à influencer au moins une grandeur de commande du moteur à combustion interne d'une manière telle que la valeur de la température ne dépasse pas une va- leur de seuil. Il est ainsi possible de maintenir l'échauffe- ment du carburant dans certaines limites. Suivant d'autres caractéristiques de l'inven- tion: - comme valeur de la température on utilise une valeur qui dépend de la température du carburant, en particulier du carburant qui est dans la zone à haute pression; - la puissance de la pompe de carburant est réduite quand la valeur de la température dépasse la valeur de seuil; - la puissance de la pompe de carburant est réduite au moyen du débranchement d'un élément; - la quantité de carburant à injecter dans le moteur à com- bustion interne est limitée quand la valeur de la tempéra- ture dépasse la valeur de seuil; - la quantité de carburant à injecter dans le moteur à com- bustion interne est limitée à une valeur qui dépend de la valeur de la température; - la pression du carburant dans la zone haute pression est limitée quand la valeur de la température dépasse la valeur de seuil; - la pression du carburant dans la zone haute pression est limitée à une valeur qui dépend d'au moins la valeur de la température. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé. Dessins La présente invention va être décrite ci-après plus en détail à partir de plusieurs modes de réalisation re- présentés sur les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 montre, à partir d'un diagramme par blocs, un système à " Common Rail ", - la figure 2a montre un diagramme par blocs et la figure 2b montre un schéma fonctionnel servant à illustrer une pre- mière forme de réalisation, - la figure 3 montre un diagramme par blocs d'une deuxième forme de réalisation, et - la figure 4 montre un schéma fonctionnel d'une troisième forme de réalisation. Description des exemples de réalisation La figure 1 représente un système " Common Rail " sous la forme d'un diagramme par blocs. On a désigné ce qu'on appelle un rail par la ré- férence 100. Le rail 100 sert d'accumulateur pour le carbu- rant se trouvant sous pression et est en liaison avec les injecteurs 110 qui dosent le carburant envoyé dans les cham- bres de combustion non représentées. Les injecteurs peuvent être alimentés par un appareil de commande 115 avec des si- gnaux de commande. L'appareil de commande 115 retraite les signaux d'un détecteur de pression 120, d'un détecteur de vitesse de rotation 122, d'un prédéfinisseur de quantité de carburant 124 et d'autres détecteurs qui détectent l'état de fonction- nement du moteur à combustion interne. L'appareil de commande 115 envoie en outre à une soupape de régulation de pression 130 un signal de commande. Le régulateur de pression 130 est disposé dans la conduite de liaison entre le rail 100 et un réservoir de carburant 135. Le régulateur de pression 130 est de préférence constitué d'une manière telle qu'il libère la liaison allant au réser- voir de carburant 135 quand il règne une pression déterminée P dans le rail 100. On peut faire varier la valeur de la pression à laquelle la liaison est libérée, au moyen du si- gnal de commande. En outre le réservoir de carburant 135 est en liaison par l'intermédiaire d'une pompe de transfert prélimi- naire 140 et d'une pompe à haute pression 145, avec le rail. Entre la pompe à haute pression 145 et le rail 100 on peut disposer un clapet anti-retour 148. Entre la pompe de trans- fert préliminaire 140 et la pompe à haute pression 145, on dispose une soupape de limitation de pression 150 qui peut libérer la liaison allant au réservoir de carburant 135. La pompe à haute pression 145 est constituée, dans une forme de réalisation préférée, d'une manière telle qu'elle consiste en deux ou plusieurs éléments de pompe. De préférence, la pompe à haute pression est constituée comme une pompe de distribution ou comme une pompe à éléments en ligne conventionnelle. Grâce à un signal de commande appro- prié Al, on peut mettre en marche ou débrancher au moins l'un des éléments de la pompe. La zone comprise entre la pompe à haute pression 145 et les injecteurs 100 est désignée comme la zone haute pression. La zone comprise entre le réservoir 135 et la pompe à haute pression 145 est désignée comme la zone basse pres- sion Le détecteur 230, qui détecte le signal T de la température du carburant, peut être aussi bien disposé dans la zone haute pression que dans la zone basse pression. En outre, il est également possible de calculer le signal de la température du carburant T en partant d'autres grandeurs de fonctionnement, en particulier d'autres signaux de tempéra- ture. Ce dispositif fonctionne alors de la façon sui- vante: - la pompe de transfert préliminaire 140 transfère le carbu- rant du réservoir de carburant 135 à la pompe à haute pres- sion 145, - la pompe à haute pression 145 comprime le carburant à une valeur relativement élevée. Habituellement on atteint, dans le cas de systè- mes conçus pour des moteurs à combustion interne à allumage par appareillage externe, des valeurs de pression de 30 bars à 100 bars et, dans le cas de moteurs à combustion interne à allumage spontané, des valeurs de pression d'environ 1000 bars à 2000 bars. Le carburant arrive de la pompe à haute pression 145 par l'intermédiaire du clapet anti-retour 148 dans le rail 100. A cet endroit, le carburant se trouve sous haute pression. En fonction du signal de commande de l'appareil de commande 115, les injecteurs 110 libèrent la liaison entre le rail et les différentes chambres de combustion. De cette façon, on peut commander le début de l'injection, la fin de l'injection, ainsi que le dosage de la quantité de carburant à injecter dans les différentes chambres de combustion au moyen de l'appareil de commande 115 en fonction de différen- tes grandeurs de fonctionnement. S'il s'établit, entre la pompe de transfert pré- liminaire et la pompe à haute pression, une pression de car- burant trop élevée, la soupape de limitation de pression 150 libère alors la liaison allant au réservoir. La pression dans la zone haute pression, en par- ticulier dans le rail 100, est détectée au moyen du détecteur de pression 120. En fonction de cette valeur de pression P, l'appareil de commande calcule les signaux de commande pour les injecteurs 110. En outre, ce signal est utilisé pour le réglage de la pression, c'est à dire qu'en ouvrant et en fer- mant la soupape de régulation de pression 130, on peut régler la pression P dans le rail sur une valeur que l'on peut pré- définir. La commande des injecteurs 110 a lieu en fonction de la vitesse de rotation n, de la quantité voulue de carbu- rant QK et de la pression P dans la zone haute pression. En particulier à charge élevée, c'est à dire dans le cas de grandes quantités de carburant injectées, le moteur à combus- tion interne s'échauffe du fait des pertes de chaleur. Ceci conduit, à son tour, à ce que le carburant s'échauffe égale- ment. Du fait de la compression du carburant il se produit également un échauffement. En particulier dans le cas de petites quantités de carburant injectées, une partie considérable du carburant revient dans le réservoir 135 par l'intermédiaire de la sou- pape de régulation de pression 130 et est à nouveau compri- mée. De ce fait il se produit un échauffement sensible du carburant. Selon l'invention, on prévoit en conséquence qu'en influençant de façon appropriée des grandeurs de com- mande du moteur à combustion interne, on limite la tempéra- ture du carburant. En influençant de façon appropriée la quantité d'injection, la pression dans le rail, la quantité transférée par la pompe à haute pression et/ou d'autres gran- deurs appropriées, on influence la température du carburant d'une manière telle que celle-ci ne dépasse pas une valeur de seuil prédéfinie. La croissance de la température du carburant, par suite des pertes de chaleur du moteur à combustion interne, peut être évitée en limitant la quantité de carburant qu'il est acceptable d'injecter au maximum. La quantité de carbu- rant pouvant être injectée au maximum de façon acceptable est pour cela limitée, au moyen d'un champ caractéristique, en fonction de la température T du carburant et/ou de la vitesse de rotation N du moteur à combustion interne. Un tel mode de fonctionnement est représenté sous la forme d'un diagramme par blocs à la figure 2a. Un prédéfi- nisseur de débit 200 retraite le signal de sortie d'un cap- teur de pédale d'accélérateur 205 et le signal de sortie N du détecteur de vitesse de rotation 122. Le prédéfinisseur de débit 200 envoie à un sélecteur minimal 210 un signal QKO. Sur la seconde entrée du sélecteur minimal 210 se trouve le signal de sortie d'un premier limiteur 215. Le signal de sortie QK1 du premier sélecteur mi- nimal 210 arrive à un second sélecteur minimal 220 sur la se- conde entrée duquel est appliqué le signal de sortie QKT d'un limiteur de température 225. Le limiteur de température re- traite le signal de sortie N du détecteur de vitesse de rota- tion 122 et le signal de sortie T d'un détecteur de température 230. Le signal de sortie QK2 du second sélecteur mini- mal 220 arrive à un troisième sélecteur minimal 235 sur la seconde entrée duquel est appliquée une seconde limitation 240. Le signal de sortie QK du troisième limiteur 235 sert de signal de débit de carburant à injecter QK et est retraité par la commande 115. La disposition des sélecteurs minimaux 210 et 235 n'est indiquée qu'à titre d'exemple. Les deux sélecteurs mi- nimaux peuvent aussi être réunis en un seul sélecteur minimal disposé à la place du sélecteur minimal 210 ou du sélecteur minimal 235. On va expliquer le mode de fonctionnement de ce système à partir du schéma fonctionnel selon la figure 2b. Dans une première séquence 250 le prédéfinisseur de débit 200 détermine, en partant du signal FP conforme au désir du con- ducteur, de la vitesse de rotation N et le cas échéant d'au- tres grandeurs de fonctionnement, un débit correspondant au5 souhait du conducteur QKO. Dans le premier sélecteur minimal 210 ce signal de débit QKO est limité à une valeur maximale autorisée qui est préparée par le premier limiteur 215. Ce limiteur est choisi de telle façon que par exemple le débit de carburant acceptable au maximum ne puisse pas être dépassé dans le cas d'une vitesse de rotation déterminée. On dispose de ce signal de débit ainsi limité QK1 après la fin de la sé- quence 250. A la séquence 255 le détecteur de température 230 détecte la température du carburant. Ensuite, à la séquence 260, on vérifie si la température T est plus grande qu'un seuil TS. Si ce n'est pas le cas, on transmet le signal QK1 par le sélecteur minimal 220 comme signal QK2. Si, lors de l'interrogation 260, on voit que la température est plus grande que le seuil de température, on prédéfinit alors à la séquence 270, en fonction de la vitesse de rotation N et/ou de la température T, une valeur de limi- tation QKT. Ensuite, on vérifie à la séquence 275 si la quan- tité QK1 est plus grande que la quantité QKT. Si c'est le cas, on fixe à la séquence 280 la quantité QK2 sur la valeur QKT. Autrement, on fixe à la séquence 265 la quantité QK2 sur la valeur QK1 Ensuite, lors des séquences 265 et 280, on peut limiter le signal QK2, par le sélecteur minimal 235, au si- gnal de sortie d'un second limiteur 240. Le signal de sortie du sélecteur minimal 235 sert alors de quantité de carburant à injecter QK, en fonction de laquelle la commande 115 ac- tionne les injecteurs. Dans le cas de cette forme de réalisation, comme on l'a représentée à la figure 2, la quantité de carburant à injecter QK1, en cas de dépassement d'un seuil de température TS, est limitée à une valeur de seuil QKT que l'on peut pré- définir et que l'on peut de préférence prédéfinir en fonction d'au moins la vitesse de rotation N. Dans le cas d'une autre forme de réalisation, on prédéfinit la quantité maximale autorisée QKT, au moyen du champ caractéristique 225, en fonction de la vitesse de rota- tion N et/ou de la température T du carburant. L'augmentation de la température du carburant, du fait des pertes de chaleur du moteur à combustion interne, est évitée en limitant la quantité de carburant QK à injec- ter. La limitation peut être réalisée d'une manière telle que la limitation de température 225 est réalisée en tant que champ caractéristique, en déposant la quantité de carburant admissible au maximum QKT en fonction de la vitesse de rota- tion N et/ou de la température T, et en limitant à cette va- leur la quantité voulue par le sélecteur minimal. En variante on peut aussi prévoir que, quand le seuil de température TS est dépassé, la quantité de carburant à injecter soit limitée à une valeur qui dépende au moins de la vitesse de rotation N. Dans le cas des systèmes habituels à "Common Rail" le carburant est comprimé par une pompe à haute pres- sion non réglée 145. La régulation de la pression a lieu au moyen de la soupape de régulation de pression 130 dont on rè- gle le débit d'une façon telle que la pression voulue P s'établisse dans la zone haute pression. La quantité de car- burant qui est comprimée, est déterminée par le volume dépla- cé par la pompe. En un point de fonctionnement stationnaire, la soupape de régulation de pression 130 laisse passer la quan- tité de carburant qui résulte de la différence entre le vo- lume déplacé de la pompe à haute pression 145, et la quantité de carburant QK injectée dans le moteur à combustion interne. La puissance mécanique nécessaire pour comprimer cette quan- tité de carburant, qui est ensuite délivrée, est convertie en chaleur. Cette perte de puissance est sensiblement propor- tionnelle à la différence de pression entre la zone haute pression et la zone basse pression, et à la vitesse de rota- tion de la pompe Comme la vitesse de rotation de la pompe est ca- lée de façon fixe sur la vitesse de rotation du moteur, la température du carburant ne peut être influencée que par la différence de pression entre la zone haute pression et la zone basse pression, c'est à dire par la limitation de la pression P dans la zone haute pression. En plus on peut ré- duire la perte de puissance en réduisant la capacité de transfert de la pompe à haute pression 145. Une telle réduction de la capacité de transfert de la pompe peut par exemple avoir lieu au moyen de ce qu'on appelle un débranchement d'un élément. Une limitation de la vitesse de rotation du moteur peut être par exemple réalisée aussi avec la forme de réalisation de l'invention représentée à la figure 2. Sur la figure 3 on a représenté la limitation de la pression du rail à une valeur limite, fonction de la tem- pérature, à partir d'un diagramme par blocs. Les blocs déjà représentés sur les figures précédentes sont affectés des ré- férences numériques correspondantes. Un prédéfinisseur de pression de consigne 300 retraite le signal de vitesse de ro- tation N du détecteur de la vitesse de rotation 122 et la quantité de carburant à injecter QK du bloc 124. En partant de ces signaux le prédéfinisseur 300 de pression de consigne forme une valeur de consigne P conventionnelle pour la pres- sion du rail P. Cette valeur de consigne P conventionnelle de la pression arrive à un sélecteur minimal 310 à la seconde en- trée duquel est appliquée une valeur limite Pl préparée par un prédéfinisseur de valeur limite 315 qui retraite au moins un signal de température T du détecteur de température 230. A la sortie du sélecteur minimal 310 se trouve la valeur de consigne PS de la pression du rail. Celle-ci arrive au moyen d'un point de combinaison 320 à un régulateur de pression 330 qui commande la soupape de limitation de pres- sion 130. Sur la deuxième entrée du point de combinaison 320 se trouve la pression effective PI qui est détectée au moyen du détecteur 120. Ce système fonctionne alors de la manière sui- vante: En partant de la vitesse de rotation N, de la quanti- té de carburant à injecter QK et le cas échéant d'autres grandeurs, le prédéfinisseur 300 de pression de consigne cal- cule une pression de rail PO voulue. En partant d'au moins la température du carburant, le limiteur de pression 315 calcule une valeur maximale autorisée de pression Pl. Ces deux va- leurs sont amenées au sélecteur minimal 310. Ce sélecteur mi- nimal 310 limite la valeur de consigne PO de la pression à la valeur maximale autorisée Pl. Ceci signifie que si la valeur PO est inférieure à la valeur Pl, la valeur PO est alors transmise comme valeur de consigne PS. Si la valeur P0 dé- passe la valeur Pl, alors la valeur Pl est transmise comme valeur de consigne PS. La valeur PS choisie pour valeur de consigne de pression est comparée au point de combinaison 320 à la valeur effective de pression PI. L'écart de réglage ainsi formé est amené au régulateur de pression 330 qui commande la soupape en fonction de cet écart de réglage. Sur la figure 4 on a représenté, au moyen d'un schéma fonctionnel, un procédé dans lequel le volume de transfert est réduit au moyen de ce qu'on appelle un débran- chement d'élément. Pour cela, il est nécessaire que la pompe à haute pression 145 présente au moins un élément de pompe que l'on puisse commander séparément. Ceci signifie qu'un signal de commande Ai doit être prévu, au moins un élément de la pompe ne transférant du carburant que quand le premier signal de commande A est appliqué. Dans une première séquence 400, on met un mar- queur TM sur zéro. A la séquence suivante 410, on détecte la température T du carburant. Lors de l'interrogation qui suit, on vérifie si la température T est supérieure à un premier seuil de tempé- rature TS1. Si c'est le cas, on met alors le marqueur sur 1 à la séquence 430 et, à la séquence 440, on reprend le signal de commande Al. Ceci a pour conséquence qu'il n'y a plus qu'un seul élément de pompe qui refoule du carburant. Ensuite a lieu à nouveau la séquence 410. Si lors de l'interrogation 420, on détecte que la température est inférieure au seuil de température TS1, on vérifie alors, lors de l'interrogation 450, si le marqueur TM est mis sur 1. Si ce n'est pas le cas, alors la séquence 480 se déroule ensuite directement, séquence au cours de laquelle le signal de commande Ai est délivré. Ceci a pour conséquence5 que les deux éléments de pompe refoulent. Si, lors de l'interrogation 450, on détecte que le marqueur TM est mis sur 1, alors suit l'interrogation 460 au cours de laquelle on vérifie si la température T est plus grande qu'un second seuil TS2. Si c'est le cas, la séquence 440 suit, séquence au cours de laquelle on récupère le signal de commande A1. Ceci a pour conséquence qu'il n'y a qu'un élément de la pompe qui refoule. Si lors de l'interrogation 460, on détecte que la température n'est pas supérieure au seuil de température TS2, la séquence 470 suit, séquence au cours de laquelle le mar- queur TM est mis sur zéro. Ensuite se déroule également la séquence 480. Le marqueur TM indique, lors d'un passage précé- dent, que la température a dépassé le seuil TS1. Si c'est le cas, lors du sous-dépassement d'un second seuil TS2 qui se trouve en dessous du seuil TS1, les deux éléments de pompe sont à nouveau mis en marche. Un élément de pompe est débranché au moyen d'une hystérésis en fonction de la température du carburant. Dans ce cas, on doit choisir le seuil de température de telle fa- çon que, même lors du débranchement d'un élément, on ait l'assurance que le volume déplacé suffit pour régler la pres- sion voulue dans le rail quand la quantité injectée est maxi- male. Les mesures décrites pour limiter la température du carburant peuvent être prises respectivement de façon sé- parée et/ou en combinaison. Il est même possible de prendre ces mesures les unes après les autres dans le cas o l'on a des valeurs de seuil différentes pour la température du car- burant. R E V E N D I C A T IONS 1 ) Procédé pour commander un moteur à combustion interne, dans lequel au moins une pompe de carburant transfère du car- burant d'une zone basse pression dans une zone haute pres- sion, le carburant pouvant être dosé en commandant les injecteurs (110) des chambres de combustion du moteur à com- bustion interne, caractérisé en ce qu' on arrive, en fonction d'une valeur de la température, à in- fluencer au moins une grandeur de commande du moteur à com- bustion interne d'une manière telle que la valeur de température ne dépasse pas une valeur de seuil. ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que comme valeur de température, on utilise une valeur qui dépend de la température du carburant, en particulier du carburant qui est dans la zone haute pression. 3 ) Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la puissance de la pompe de carburant est réduite quand la valeur de la température dépasse la valeur de seuil. 40) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la puissance de la pompe de carburant est réduite au moyen du débranchement d'un élément. 50) Procédé selon la revendication 1 à 3, caractérisé en ce que la quantité de carburant à injecter dans le moteur à combus- tion interne est limitée quand la valeur de température dé- passe la valeur de seuil. ) Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la quantité de carburant à injecter dans le moteur à combus- tion interne est limitée à une valeur qui dépend de la valeur de la température. 70) Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pression du carburant dans la zone haute pression est li- mitée quand la valeur de la température dépasse la valeur de seuil. ) Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pression du carburant dans la zone haute pression est li- mitée à une valeur qui dépend d'au moins la valeur de la tem- pérature ) Dispositif servant à commander un moteur à combustion in- terne, dans lequel au moins une pompe de carburant transfère du carburant d'une zone basse pression dans une zone haute pression, le carburant pouvant être dosé en commandant les injecteurs (110) des chambres de combustion du moteur à com- bustion interne, caractérisé en ce que des moyens (230) sont prévus pour influencer, en fonction d'une valeur de la température, au moins une grandeur de com- mande du moteur à combustion interne d'une manière telle que la valeur de la température ne dépasse pas une valeur de seuil.