Brevet FR2762647A1 — publié le 19981030

La présente invention concerne un procédé pour déterminer la durée d'injection pour un moteur à combustion interne à injection directe, du type comportant un accumulateur haute pression, d'o le carburant est envoyé à un injecteur, et pour lequel on détermine une durée d'injection pour l'injecteur en fonction d'une valeur de la masse d'injection de carburant demandée et en fonction de la pression régnant dans l'accumulateur haute pression. Les moteurs à combustion interne à injection directe possèdent un large potentiel de réduction de la consommation de carburant, pour un rejet relativement faible de substances nocives. Au contraire de l'injection en collecteur d'admission, du carburant, dans le cas d'une injection directe, est injecté directement, sous haute pression, dans la chambre de combustion. Pour cela, on connaît des systèmes d'injection comportant un accumulateur central de pression dits "à rampe commune" (ou en anglais "Common-rail"). Dans de tels systèmes à rampe commune, on établit dans la rampe commune, au moyen d'une pompe haute pression, une pression de carburant, réglée par le dispositif de commande électronique du moteur à combustion interne au moyen d'un capteur de pression et d'un régulateur de pression. Cette pression dont on dispose est largement indépendante de la vitesse de rotation et du débit d'injection. Par un injecteur à commande électrique, le carburant est injecté dans la chambre de combustion. Cet injecteur reçoit ses signaux du dispositif de commande. En séparant fonctionnellement la création de la pression et l'injection, la pression d'injection de carburant peut être largement choisie librement, indépendamment du point de régime momentané du moteur à combustion interne. Les systèmes d'injection modernes à commande électronique, pour moteurs Diesel, sont commandés en durée, par opposition aux systèmes jusqu'à présent commandés mécaniquement, qui ont pour référence le volume comprimé et, de plus, présentent un couplage fixe entre le débit injecté et la vitesse de rotation, et, de ce fait, entre la pression d'injection et la vitesse de rotation. Cela signifie qu'avec les systèmes classiques, pour un même réglage du dispositif de réglage de débit et indépendamment des conditions d'environnement régnant momentanément, on injecte toujours le même volume de carburant. Par contre, dans le cas de systèmes à commande en durée, on doit déterminer une durée de commande à partir d'une masse d'injection calculée.15 Dans le cas de systèmes à rampe commune, pour lesquels une pression d'injection peut donc être réglée indépendamment du point de régime du moteur à combustion interne, la durée de commande d'injecteur exigée pour une masse d'injection déterminée dépend, pour des conditions d'environnement restant les mêmes, de la perte de charge régnant momentanément sur l'injecteur, c'est-à-dire sur la buse d'injection. Dans le dispositif de commande, la durée de commande nécessaire est déterminée à partir d'une table caractéristique qui porte sur la masse d'injection demandée en fonction de la pression momentanée dans l'accumulateur de pression (rampe commune). La table caractéristique est basée sur des mesures au banc d'essai, en faisant varier la pression dans la rampe et la durée de commande et en mesurant les masses d'injection qui en résultent. Les injecteurs effectuent alors l'injection vis-à-vis de la pression atmosphérique. En chargeant dans une mémoire du dispositif de commande du moteur à combustion interne les données ainsi relevées, il peut se produire, pendant le fonctionnement du moteur à combustion interne, en raison des conditions de pression régnant alors sur la buse d'injection et différentes de celles du banc d'essai, des défauts des opérations d'injection en ce qui concerne la masse d'injection. Le but de l'invention est donc de fournir un procédé pour déterminer la durée d'injection d'un système d'injection comportant un accumulateur haute pression du type indiqué ci-dessus, qui permette de10 déterminer, de façon aussi précise que possible, la masse d'injection demandée. Ce problème est résolu selon l'invention par le fait que, pour la détermination de la durée d'injection, on prend en compte, en plus, la pression de compression (Pcyl) régnant, au début de l'injection, dans le cylindre du moteur à combustion interne. En prenant en compte la pression dans le cylindre lors de la détermination de la durée de commande de l'injecteur, il devient possible, de façon simple, de déterminer, avec une grande précision, la masse d'injection exigée. Suivant l'invention, la durée d'injection, déterminée en fonction de la masse d'injection et de la pression dans l'accumulateur haute pression, est25 avantageusement corrigée en la multipliant par un facteur de prolongation de la durée. Selon l'invention également, ce facteur de prolongation de la durée est avantageusement déterminé en fonction de la pression dans l'accumulateur haute30 pression et par la pression de compression dans le cylindre, et est d'autant plus élevé que la perte de charge sur l'injecteur est petite. Selon une autre caractéristique de l'invention, ce facteur de prolongation de la durée f est déterminé suivant la relation: f |(PRp- -1) V (PR, -P) Prampe étant la pression dans l'accumulateur haute pression et Pcyl étant la pression de compression dans 5 le cylindre. L'invention prévoit avantageusement que la différence de pression entre la pression dans l'accumulateur haute pression et la pression de compression dans le cylindre constituent ensemble, avec la masse d'injection demandée, des grandeurs d'entrée pour une table caractéristique dans laquelle est mémorisée, en fonction de ces valeurs, la durée d'injection pour l'injecteur. On décrira ci-après un exemple d'exécution de l'invention, en référence aux dessins, donnés uniquement à titre d'exemple et sur lesquels: la figure 1 est un schéma synoptique d'un moteur à combustion interne à injection directe comportant un accumulateur haute pression et un dispositif associé de commande; les figures 2 et 3 sont des schémas synoptiques pour la détermination de la durée d'injection. Sur la figure 1, est représenté, sous la forme d'un schéma bloc, le contexte technique dans lequel l'invention est utilisée. On y a représenté seulement les parties qui sont nécessaires à la compréhension de l'invention. On a désigné par la référence 10 un moteur à combustion interne Diesel auquel l'air nécessaire à la combustion est acheminé en passant par une conduite d'admission 11 et une soupape d'admission 12. Un piston, non représenté plus en détail, délimite, avec les parois intérieures du cylindre, une chambre de combustion 13. Les gaz d'échappement parviennent, par une soupape d'échappement 14, dans un conduit d'échappement 15. Un dispositif d'injection comporte un réservoir de carburant 16, qui est relié, par l'intermédiaire d'un filtre de carburant 17 et une pompe pilote 18, à une pompe haute pression 19, qui refoule le carburant sous haute pression à une conduite haute pression 20. La conduite haute pression 20 est raccordée à une rampe d'injection 21 qui présente des injecteurs 22 sous la10 forme de buses d'injection, qui injectent du carburant dans les chambres de combustion du moteur à combustion interne. La rampe d'injection 21 est avantageusement réalisée sous la forme d'un accumulateur haute pression (rampe commune ou common-rail). La conduite haute pression 20 comporte un organe de réglage de pression 23 pouvant être commandé, qui présente, par exemple, un étranglement réglable ou une valve de régulation de la pression, et qui est relié au réservoir de carburant 16, par l'intermédiaire d'une conduite de fuite 24. Les injecteurs 22 sont raccordés à une deuxième conduite de fuite 25, qui de même, mène au réservoir de carburant 16. L'organe de réglage de pression 23 est relié à un dispositif électronique de commande (unité centrale ou UC) 26, par l'intermédiaire d'un conducteur de commande, non référencé. Il en est de même pour la pompe pilote 18. La pompe haute pression 19 peut être entraînée soit par le moteur à combustion interne lui-même, par exemple par le vilebrequin, soit électriquement. Le dispositif électronique de commande 26 est, de plus, relié à un capteur de pression 27, qui est disposé sur la rampe d'injection (rampe commune) 21 et qui détecte la pression de carburant Prampe dans la rampe d'injection 21, et donc dans la zone à haute pression. Un capteur de pression 28 détecte la pression dans la chambre de combustion 13 et envoie un signal au dispositif de commande qui représente la pression de cylindre Pcyl, en particulier la pression de compression. De plus, le dispositif de commande 26 a accès à une mémoire 29 dans laquelle sont mémorisées, entre autres, des tables caractéristiques d'injection, respectivement KF1 et KF2. De plus, le dispositif présente d'autres entrées, désignées ensemble par ES, par lesquelles sont introduites des données du moteur à combustion interne, qui sont nécessaires pour son fonctionnement, comme, par exemple, la charge ou la vitesse de rotation. D'autres grandeurs de sortie du dispositif de commande pour commander différents actionneurs sont désignées par AS. Le fonctionnement général d'un tel dispositif d'injection comportant un accumulateur haute pression est connu et on n'entrera donc pas dans son détail. On décrira ci-après comment la durée d'injection peut être corrigée pour injecter la masse d'injection dans la chambre de combustion. Une première possibilité consiste à déterminer un facteur influençant, pour la durée de commande nécessaire pour l'injecteur, la valeur, lue dans la table caractéristique KFl en fonction de la masse d'injection demandée et de la pression momentanée Prampe dans l'accumulateur de pression. La perte de charge Ap à l'injecteur 22 se calcule par la relation AP = Prampe - Pcyl O Prampe est la pression dans l'accumulateur et Pcyl est la pression dans la chambre de combustion. Cette perte de charge est prise en compte lors du calcul de la durée de commande. On calcule pour cela un facteur avec lequel est corrigée la durée d'injection lue dans la table caractéristique d'injection KF1. Le courant massique traversant un point d'étranglement, dans ce cas l'ouverture de la buse de l'injecteur, se calcule à partir de la relation m=p*A* *p p avec g: facteur de correction de débit A: surface efficace de la section de l'ouverture de la buse p: densité du carburant Ap: perte de charge Le courant massique mbanc d'essai, mesuré au banc d'essai, avec la contre-pression Patm = 1 (valeur normalisée), s'obtient, avec la perte de charge régnant à l'injecteur Ap = Prampe - Patm par respectivement M banc d'essai = JU(A P a p ou mbanc d'essai= *A* Ap *p P Dans le moteur à combustion interne dans lequel le carburant est injecté à partir de l'accumulateur haute pression, non en s'opposant à la pression atmosphérique mais dans la chambre de combustion avec la contre- pression Pcyl, il s'établit un courant massique mBKM, la durée de commande et la pression dans la rampe restant les mêmes: m BKM= *A - p2) * p p Si on fait le rapport des deux courants massiques Jbanc d'essai et,gmw, on obtient un facteur f de prolongation de la durée, sans dimension, f mbanc deuea -(Framppa- 1) *nB,.A (PraPc, Pj) avec lequel la durée d'injection ttable en mémoire dans la table caractéristique KF1 et lue pour commander l'opération d'injection est affectée suivant la relation ci-après t = ttable* f t étant la durée d'injection corrigée. Sur la figure 2, on a représenté, sous la forme d'un diagramme synoptique, le déroulement du calcul de la durée d'injection corrigée. Dans la table caractéristique d'injection KF1, sont stockées, comme indiqué ci-dessus, en fonction de la masse d'injection ME et de la pression Prampe dans l'accumulateur de pression, les valeurs déterminées sur le banc d'essai pour la durée d'injection ttable. Les valeurs pour la pression momentanée Prampe dans l'accumulateur de pression et pour la pression Pcyl dans la chambre de combustion sont relevées par les capteurs de pression 27 et 28.25 En variante, la pression dans la chambre de combustion peut également être déterminée à partir de la valeur maximale de la pression de compression, ou être déterminée au moyen d'une courbe caractéristique qui représente l'allure de la pression de compression en fonction de l'angle du vilebrequin. La figure 3 représente une autre possibilité de prise en compte de la pression dans la chambre de combustion lors de la détermination de la durée d'injection. Dans ce cas, on ne prend pas la pression Prampe dans l'accumulateur haute pression comme valeur d'entrée de la table caractéristique KF2, mais la différence Ap, régnant réellement à la buse de l'injecteur, entre la pression à la rampe Prampe et la pression au cylindre Pcyl- Ainsi, avec la même différence de pression et la même durée de commande, sur le moteur à combustion interne, on obtient la même masse d'injection que sur le banc d'essai.10 Le procédé selon l'invention a été exposé en application à un moteur à combustion interne Diesel à injection directe avec accumulateur haute pression, mais il est également approprié pour un moteur à combustion interne Otto travaillant avec injection sous haute pression et avec une rampe commune, dans le cas duquel on prendra en compte, lors de la détermination de la durée d'injection, la perte de charge sur la valve d'injection. REVENDICATIONS 1. Procédé pour déterminer la durée d'injection pour un moteur à combustion interne à injection directe, comportant 5 - un accumulateur haute pression (21), d'o le carburant est envoyé à un injecteur (22), et - pour lequel on détermine une durée d'injection pour l'injecteur (22), en fonction d'une valeur pour une masse demandée d'injection (ME) de carburant et en10 fonction de la pression (Prampe) dans l'accumulateur haute pression (21), caractérisé en ce que, pour la détermination de la durée d'injection (t), on prend en compte, en plus, la pression de compression (Pcyl) régnant au début de l'injection dans le cylindre du moteur à combustion interne. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la durée d'injection (ttable), déterminée en fonction de la masse d'injection (ME) et de la pression (Prampe) dans l'accumulateur haute pression (21), est corrigée en la multipliant par un facteur (f) de prolongation de la durée. 3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le facteur (f) de prolongation de la durée est déterminé en fonction de la pression (Prampe) dans l'accumulateur haute pression (21) et en fonction de la pression (Pcyl) de compression dans le cylindre, et est d'autant plus élevé que la perte de charge (Ap = Prampe - Pcyl) sur l'injecteur est petite. 4. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le facteur de prolongation de la durée (f) est déterminé suivant la relation il | (Pré, -1) (Prampe Poo) 5. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la différence de pression (Ap) entre la pression (Prampe) dans l'accumulateur haute pression (21) et la pression de compression (Pcyl) dans le cylindre forment ensemble, avec la masse d'injection (ME) demandée, des grandeurs d'entrée pour une table caractéristique (KF2) dans laquelle est mémorisée, en fonction de ces valeurs, la durée d'injection pour l'injecteur.