Brevet FR2782123A1 — publié le 20000211

PROCEDE DE COMMANDE D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE La présente invention a trait au domaine de la commande des moteurs à combustion interne équipant les véhicules automobiles ou routiers, et notamment à la commande de l'alimentation en carburant des moteurs. La présente invention concerne plus particulièrement la commande de l'injection du carburant lors du démarrage des moteurs à injection directe et allumage commandé. Les moteurs à combustion interne à injection directe de carburant et allumage commandé comportent classiquement des calculateurs qui pilotent la quantité de carburant alimentant chacune des chambres de combustion du moteur en contrôlant le début d'ouverture et la durée d'ouverture des électro-injecteurs selon les conditions de fonctionnement du moteur et ce, suivant des stratégies adaptées. En particulier, lors du démarrage d'un moteur à combustion interne à cycle quatre temps, à allumage commandé et injection directe de carburant, il est connu d'injecter le carburant tard dans le cycle moteur et plus précisément, dans la phase de compression ou demi- tour moteur précédant l'instant d'allumage, puis, lorsque le moteur a dépassé un seuil de régime, d'avancer l'injection dans le cycle moteur et plus précisément de déclencher l'injection du carburant dans la phase d'admission de l'air comburant dans les cylindres. Selon des études menées par la Demanderesse, lorsque l'injection de carburant passe ainsi d'un premier motif d'injection à un second régime que se soit à partir d'un seuil de régime ou à partir de tout autre seuil, il est important de contrôler précisément la transition entre les deux motifs d'injection sous peine de d'entraîner d'importants dysfonctionnements. En particulier lors du démarrage d'un moteur à injection directe, la pompe à carburant a peine à fournir la pression demandée dans le circuit à carburant. Il en résulte que toute succession d'injections susceptible, même temporairement, de diminuer la pression du carburant dans la rampe entraîne selon un cercle vicieux une chute de la pression qui peut durer plus ou moins longtemps et pendant laquelle le carburant injecté n'est ni bien dosé ni bien phasé correctement d'o d'importantes émissions de polluants. En effet, pendant la phase de montée en pression du circuit à carburant, la pompe à carburant est dimensionnée de sorte que son débit corresponde sensiblement à la quantité de carburant devant être normalement injecté. Ainsi, dans le cas d'un moteur à quatre temps et à quatre cylindres en ligne, la pompe fournit le carburant nécessaire à un motif d'une injection par demi-tour moteur. Lors du changement de phasage de l'injection, passage d'une injection en phase compression à une injection en phase admission, on se retrouve alors à injecter deux fois de façon très rapprochée (l'écart entre la fin de la dernière injection en phase compression et le début de la première injection en phase admission est de quelques degrés vilebrequin). Ces injections rapprochées ont pour effet de faire chuter la pression. Cette chute de la pression entraîne alors une augmentation de la durée des injections suivantes, ce qui contribue à son tour à faire chuter la pression de carburant... La présente invention a donc pour objectif d'améliorer la transition entre deux motifs d'injection en particulier lors de la montée en régime d'un moteur à allumage commandé et l'injection directe de carburant. Le procédé de commande d'un moteur multicylindre à combustion interne, à cycle quatre temps, injection directe de carburant et allumage commandé selon l'invention est du type par lequel on injecte le carburant dans les cylindres de façon séquentielle phasée selon un premier motif d'injection puis selon un second motif d'injection dès qu'un paramètre de fonctionnement moteur tel que le régime de rotation moteur dépasse une valeur de seuil prédéterminée. Selon l'invention, le procédé de commande du moteur est caractérisé en ce que le second motif d'injection n'est appliqué intégralement qu'après une période de transition prédéterminée, cette période de transition, basée sur le même phasage que le second motif d'injection, consistant à suspendre l'injection du carburant dans au moins un cylindre. Selon une autre caractéristique du procédé de commande du moteur objet de l'invention, le premier motif d'injection consiste à injecter le carburant dans chacun des cylindres pendant la phase de compression précédant l'instant d'allumage. Selon une autre caractéristique du procédé de commande du moteur objet de l'invention, le second motif d'injection consiste à injecter le carburant dans chacun des cylindres pendant la phase d'admission de l'air comburant dans les cylindres. Selon une autre caractéristique du procédé de commande du moteur objet de l'invention, la période de transition consiste à supprimer l'injection du carburant dans le cylindre se trouvant dans la phase correspond au second motif d'injection lors du franchissement du seuil de régime déclenchant la mise en oeuvre du second motif d'injection. Selon une autre caractéristique du procédé de commande du moteur objet de l'invention, la période de transition consiste à supprimer l'injection de carburant dans le cylindre se trouvant dans la phase correspond au second motif d'injection lors du franchissement du seuil de régime puis à supprimer l'injection du carburant dans le cylindre suivant selon l'ordre d'allumage des cylindres lorsque le cylindre atteint la phase correspondant au second motif d'injection. Selon une autre caractéristique du procédé de commande du moteur objet de l'invention, la période de transition consiste à supprimer l'injection de carburant dans le cylindre se trouvant dans la phase correspond au second motif d'injection lors du franchissement du seuil de régime puis à retarder l'injection du carburant dans le cylindre suivant selon l'ordre d'allumage des cylindres lorsque le cylindre atteint la phase correspondant au second motif d'injection. On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d'après la description donnée ci-après d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est un schéma en coupe partiel d'un moteur pour véhicule automobile équipé d'un dispositif de mise en oeuvre du procédé de commande objet de l'invention; - la figure 2 est un logigramme détaillant le déroulement du procédé de commande objet de l'invention. En se reportant à la figure 1 du dessin annexé, on a représenté schématiquement un moteur à combustion interne, injection directe et allumage commandé, référencé 1, du type comprenant quatre chambres de combustion cylindriques en ligne. Ce moteur est classiquement destiné à être monté sur le châssis d'un véhicule automobile ou routier. Bien évidemment, le nombre des chambres de combustion ou cylindres du moteur est sans rapport avec l'invention, cette dernière pouvant être mise en oeuvre sur un moteur ayant un nombre quelconque de cylindres. Sur le vilebrequin du moteur, on trouve classiquement un volant 4 portant une roue dentée. Cette roue dentée coopère avec un capteur 5, par exemple à réluctance magnétique, pour délivrer des signaux représentatifs des positions angulaires des différents cylindres du moteur, et pour fournir le régime moteur, c'est-à-dire le nombre de tours/minute N de l'arbre de sortie du moteur. Classiquement, un système électronique de commande 6 gère le fonctionnement du moteur. Ce système électronique de commande 6 comprend classiquement un calculateur du type comportant une unité centrale CPU, une mémoire vive RAM, des mémoires mortes ROM et EEPROM, des convertisseurs analogiques-numériques et différentes interfaces d'entrées et de sorties. Le calculateur reçoit des signaux d'entrée relatifs aux conditions de fonctionnement du moteur et il effectue des opérations et génère des signaux de sortie à destination notamment des injecteurs de carburant 3 et des bobines haute tension 2 alimentant les bougies d'allumage 7 du moteur. Parmi les signaux d'entrée du calculateur 6, figurent ceux émis par le capteur 5 lesquels servent à déterminer la position des cylindres dans le déroulement du cycle moteur (en l'occurrence un cycle à 4 temps se déroulant sur deux tours vilebrequin ou 720 d'angle). Cette position se déduit de l'observation de la rotation de la couronne dentée portée par le volant 4 et du passage d'un repère ou dent manquante devant le capteur 5. Le passage de la dent manquante devant le capteur 5 permet en effet de déduire avec précision, le passage des pistons des cylindres n l et 4 au Point Mort Haut puis par déduction à partir du comptage du défilement des dents, la position de l'ensemble des pistons dans les cylindres. L'utilisation d'un capteur arbre à cames non figuré ou la mise en oeuvre d'une stratégie adaptée de détrompage permet parallèlement de préciser le temps moteur correspondant à la position des pistons, ce qui permet alors de phaser avec précision l'injection ou l'allumage dans le déroulement du cycle moteur. Parmi les autres informations d'entrée du calculateur 6, figurent également les informations "charge" donnée par un capteur de position du papillon des gaz ou de la pédale d'accélération, "pression collecteur" donnée par un capteur de pression (non figuré) disposé dans le collecteur d'admission Pa, "pression carburant" donnée par un capteur de pression équipant le circuit d'alimentation en carburant des injecteurs 3 et "régime" N donné par le capteur de position angulaire 5,... Classiquement, le dosage du carburant est commandé par le calculateur 6 qui détermine suivant les conditions de fonctionnement du moteur et selon des stratégies prédéterminées, les instants de début d'ouverture des injecteurs dans le déroulement du cycle moteur et les temps d'ouverture. En se reportant au logigramme représenté à la figure 2, le procédé objet de la présente invention est alors le suivant. Sitôt le démarrage du moteur, l'injection du carburant est opérée selon un motif prédéterminé à savoir une seule injection par cylindre et par cycle moteur, cette injection étant phasée pour chaque cylindre au cours du temps moteur dit de " compression ", c'est-à-dire pendant le demi-tour moteur précédant l'instant d'allumage. On observe donc à chaque demi-tour moteur à une injection de carburant selon l'ordre d'allumage des cylindres à savoir, par exemple, 1-3-4-2. Un tel motif d'injection est maintenu jusqu'au franchissement d'un seuil et en l'occurrence un seuil de régime. Dès lors que le régime N dépasse en effet une valeur de seuil Nseuil, le motif d'injection est suspendu pour être remplacé par un second motif d'injection. Ce second motif d'injection est par exemple du type une seule injection par cylindre et par cycle moteur, cette injection étant phasée pour chaque cylindre au cours du temps moteur dit " admission " correspondant au demi-tour moteur o s'opère l'ouverture des soupapes d'admission et le remplissage en air des cylindres. On observe donc également à chaque demi-tour moteur à une injection de carburant selon l'ordre d'allumage des cylindres à savoir, par exemple, 1-3-4-2. Selon l'invention, le calculateur 6 ne commute pas instantanément d'un motif d'injection à l'autre dès lors que le seuil de régime est franchi. Une phase dite de transition est intercalée entre les deux. Cette phase dite de transition consiste à suspendre l'injection de carburant dans le cylindre se trouvant dans la phase d'admission correspond au second motif d'injection lors du franchissement du seuil de régime. Le second motif d'injection est ensuite appliqué normalement dès que le cylindre suivant, selon l'ordre d'allumage des cylindres, est en phase admission. Ainsi donc, entre la dernière injection du premier motif et la première du second motif, il s'est écoulé environs un demi-tour moteur, ce qui évite toute chute de pression dans le circuit à carburant du moteur. Par ailleurs, la non injection dans le cylindre en phase admission lors du franchissement du seuil est sans impact sur le fonctionnement du moteur alors qu'une injection aurait provoquée la chute de la pression du circuit à carburant avec les inconvénients évoqués précédemment. Ainsi, selon ce premier mode de réalisation, la phase de transition n'affecte qu'un seul cylindre et ne dure qu'un demi-tour moteur. En variante de réalisation de l'invention, la phase de transition consiste à supprimer l'injection de carburant dans deux cylindres consécutifs à savoir le cylindre se trouvant dans la phase admission correspond au second motif d'injection lors du franchissement du seuil de régime puis le cylindre suivant selon l'ordre d'allumage des cylindres lorsque ledit cylindre atteint la phase admission. Le second motif d'injection est ensuite appliqué normalement dès que le cylindre suivant, selon l'ordre d'allumage des cylindres, est en phase admission. Selon ce second mode de réalisation de l'invention, environ un tour moteur sépare la dernière injection du premier motif de la première du second motif. Ce laps de temps évite toute chute de pression dans le circuit à carburant du moteur, tout en ayant un impact négligeable sur le fonctionnement du moteur, ce dernier étant insensible à l'absence de combustion pendant un tour moteur. Ainsi, la phase de transition s'étend sur un tour moteur et n'affecte que deux cylindres. On peut également envisager en variante de l'invention la phase de transition suivante: suppression de l'injection de carburant dans le cylindre se trouvant dans la phase admission correspond au second motif d'injection lors du franchissement du seuil de régime puis retardement de l'injection du carburant dans le cylindre suivant selon l'ordre d'allumage des cylindres. L'injection dans ce dernier cylindre s'opérant donc entre la phase admission et la phase compression. Le second motif d'injection est ensuite appliqué normalement dès que le cylindre suivant, selon l'ordre d'allumage des cylindres, est en phase admission. Selon ce troisième mode de réalisation de l'invention, plus d'un demi-tour moteur sépare la dernière injection du premier motif de la première du second motif. Ce laps de temps est tout à la fois suffisant pour éviter toute chute de pression dans le circuit à carburant du moteur et pour n'impliquer aucun impact sensible sur le fonctionnement du moteur, ce dernier étant insensible à l'absence de combustion pendant un demi-tour moteur. Ainsi, la phase de transition s'étend sur un tour moteur et n'affecte que deux cylindres. La période de transition entre les deux motifs d'injection objet de la présente invention consiste donc à garantir l'écoulement d'un laps de temps suffisant, d'au moins un demi-tour moteur, entre la dernière injection du premier motif et la seconde du second motif et ce, pour prévenir toute chute intempestive de la pression de carburant. Celaps de temps étant adapté para ailleurs pour éviter toute perturbation dans le fonctionnement du moteur. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. 12 2782123 REVENDICATIONS [1] Procédé de commande d'un moteur multicylindre à combustion interne, à cycle quatre temps, injection directe de carburant et allumage commandé par lequel on injecte le carburant dans les cylindres de façon séquentielle phasée selon un premier motif d'injection puis selon un second motif d'injection dès qu'un paramètre de fonctionnement moteur, tel que le régime de rotation, dépasse une valeur de seuil prédéterminée, caractérisé en ce que le second motif d'injection n'est appliqué intégralement qu'après une période de transition prédéterminée, ladite période de transition, basée sur le même phasage que ledit second motif d'injection, consistant à suspendre l'injection du carburant dans au moins un cylindre. [2] Procédé de commande d'un moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en que ledit premier motif d'injection consiste à injecter le carburant dans chacun des cylindres pendant la phase de compression précédant l'instant d'allumage. [3] Procédé de commande d'un moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en que le second motif d'injection consiste à injecter le carburant dans chacun des cylindres pendant la phase d'admission de l'air comburant dans les cylindres. [4] Procédé de commande d'un moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en que ladite période de transition consiste à supprimer l'injection du carburant dans le cylindre se trouvant dans la phase correspond audit second motif d'injection lors du franchissement du seuil de régime déclenchant la mise en oeuvre dudit second motif d'injection. [5] Procédé de commande d'un moteur à combustion interne selon la revendication 4, caractérisé en que ladite période de transition consiste à supprimer l'injection de carburant dans le cylindre se trouvant dans la phase correspond audit second motif d'injection lors du franchissement dudit seuil de régime puis à supprimer l'injection du carburant dans le cylindre suivant selon l'ordre d'allumage des cylindres lorsque ledit cylindre atteint la phase correspondant audit second motif d'injection. [6] Procédé de commande d'un moteur à combustion interne selon la revendication 4, caractérisé en que ladite période de transition consiste à supprimer l'injection de carburant dans le cylindre se trouvant dans la phase correspond audit second motif d'injection lors du frairchissement dudit seuil de régime puis à retarder l'injection du carburant dans le cylindre suivant selon l'ordre d'allumage des cylindres lorsque ledit cylindre atteint la phase correspondant audit second motif d'injection. [7] Procédé de commande d'un moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le premier motif d'injection est mis en oeuvre sitôt le vilebrequin entraîné en rotation par la mise en action du démarreur.