Brevet FR2787512A1 — publié le 20000623

Etat de la technique La présente invention concerne un procédé et un dispositif de commande d'un moteur à combustion interne no- tamment pour un moteur équipé d'un système à rampe commune, selon lesquels, - au moins une pompe fournit du carburant dans un accumula- teur, - on saisit les valeurs caractérisant la pression de carbu- rant dans l'accumulateur et, - on utilise ces valeurs pour commander l'injection de carbu- rant. On connaît déjà un tel procédé et un dispositif de commande de moteur à combustion interne selon le document DE 195 48 278. Ce document décrit un procédé et un dispositif de régulation de la pression dans un accumulateur de pression d'un système dit à rampe commune (système Common Rail ou sys- tème CR). Usuellement dans un tel système à rampe commune, la durée de commande des injecteurs dépend de la quantité de carburant à injecter et de la pression régnant dans l'accumulateur. Pour cela il faut détecter la pression dans l'accumulateur de manière synchrone à la vitesse de rotation. La régulation de pression se fait selon une trame de temps fixe. Pour cela, on détecte de manière synchrone dans le temps, la pression de la rampe déjà détectée de manière syn- chrone selon la vitesse de rotation. Selon le document DE 197 35 561 il est en outre connu de détecter la valeur de la pression dans des interval- les de temps fixe. La commande de la quantité de carburant à injecter, ne donne des quantités précises que si l'on connaît la pression du carburant au début de l'injection. Une impré- cision de la mesure de la pression peut conduire à un défaut de quantité et ainsi à un mauvais comportement de l'émission des gaz par le moteur à combustion interne. Problème de l'invention La présente invention a pour but de développer un procédé et un dispositif permettant de réduire les erreurs quantitatives et d'améliorer ainsi le comportement à l'émission du moteur à combustion interne. -T Fi: A cet effet, l'invention concerne un procédé du type défini cidessus caractérisé en ce que partant d'au moins deux valeurs de pression mesurées, on définit une va- leur de pression calculée utilisée pour commander l'injection de carburant. L'invention concerne également un dispositif de commande d'un moteur à combustion interne du type défini ci- dessus caractérisé en ce que des moyens qui partant d'au moins deux valeurs de pression mesurées définissent une va- leur de pression calculée utilisée pour commander l'injection du carburant. Avantages de l'invention Le procédé et le dispositif selon l'invention permettent de fournir une valeur de la pression qui est très voisine de la valeur effective de la pression au début de l'injection. Suivant des caractéristiques avantageuses du pro- cédé: * la valeur de pression calculée caractérise la pression du carburant dans l'accumulateur au début de l'injection, * on définit la valeur de pression calculée à l'aide d'une fonction de compensation en partant des valeurs de pression mesurées, * on saisit les valeurs de pression mesurées entre l'injection précédente et l'injection actuelle, * la valeur de pression calculée, partant des valeurs de pression mesurées, prédétermine un signal caractérisant le début de l'injection et la vitesse de rotation. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté schématiquement dans les dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est un schéma par blocs du dispositif de l'invention, - la figure 2 montre différents chronogrammes, - la figure 3 montre un ordinogramme du procédé de l'invention. Description des exemples de réalisation La figure 1 montre les éléments nécessaires à la compréhension de l'invention selon un mode de réalisation d'un système d'alimentation en carburant d'un moteur à com- bustion interne avec injection à haute pression. Le système représenté est usuellement appelé système à rampe commune (système Common Rail ou système CR) et n'est donné qu'à titre d'exemple. La référence 100 désigne un réservoir de carbu- rant. Celui-ci est relié à une pompe d'alimentation amont 110. La pompe d'alimentation amont transfère le carburant par une conduite à une vanne de dosage 120. La conduite de liai- son entre la pompe de transfert et la vanne de dosage 120 est reliée par une vanne de limitation basse pression 145 au ré- servoir d'alimentation 100. La vanne de dosage 120 est reliée par une pompe à haute pression 125 à la rampe 130. La rampe est appelée accumulateur; cet accumulateur est relié par des conduites de carburant aux différents injecteurs 131. Une vanne de limitation de pression 135 relie le rail 130 au ré- servoir d'alimentation en carburant 110. La vanne de dosage est commandée par une bobine 136. Les conduites entre la sortie de la pompe à haute pression 125 et l'entrée de la vanne de limitation de pres- sion 135 sont appelées zones à haute pression. Dans cette zone, le carburant est sous haute pression. La pression ré- gnant dans la zone à haute pression est détectée à l'aide d'un capteur 140. Les conduites entre le réservoir 100 et la pompe à haute pression 125 sont appelées zone à basse pres- sion. La référence 150 désigne une commande. Celle-ci fournit des signaux de commande A aux injecteurs 131 et com- mande la bobine 136 de la vanne de dosage 120. Pour cela, on exploite le signal de sortie P du capteur de pression 140 et différents signaux fournis par d'autres capteurs 160 tels qu'un capteur de vitesse de rotation. La commande 150 comprend un filtre 151 qui reçoit le signal de sortie PE du capteur de pression 140. Le filtre 151 fournit les signaux à un circuit de calcul de quantité 152 et un point de combinaison 154. La seconde entrée du point de combinaison 154 reçoit le signal de sortie PS d'un circuit donnant une valeur de consigne 153. Le circuit de va- leur de consigne traite le signal de sortie N d'un capteur de vitesse de rotation 160 ainsi que le signal de sortie QK du circuit de calcul de quantité 152. Le circuit de calcul de quantité fournit les si- gnaux de commande A aux injecteurs; le circuit de valeur de consigne 153 fournit le signal QK indiquant la quantité à in- jecter qu'il faut doser. Le signal de sortie du point de com- binaison 154 est appliqué à un régulateur de pression 155 qui commande à son tour la bobine 136 de la vanne de dosage 120. Cette installation fonctionne de la manière sui- vante: le carburant du réservoir est débité par la pompe amont 110. Si la pression dans la zone basse pression at- teint un niveau inacceptable, la vanne de limitation de basse pression 145 s'ouvre et permet la communication entre la sor- tie de la pompe d'alimentation amont 110 et le réservoir 100. La pompe à haute pression 125 transfère le carbu- rant de la zone basse pression dans la zone haute pression. La pompe à haute pression 125 établit une pression très éle- vée dans la rampe 130. Usuellement dans les systèmes de mo- teurs à combustion interne à allumage commandé, les pressions sont de l'ordre de 30 à 200 bars et dans le cas des moteurs à combustion interne à allumage non commandé, les pressions sont de l'ordre de 1000 à 2000 bars. Les injecteurs 131 per- mettent de doser le carburant sous pression élevée aux diffé- rents cylindres du moteur à combustion interne. Le capteur 140 détecte la pression dans la rampe ou dans toute la zone haute pression. La vanne de dosage 120 commandée par une bobine 136 permet de réguler la pression dans la plage haute pression. En fonction de la tension ap- pliquée à la bobine 136 ou du courant traversant la bobine 136, la vanne de dosage 120 fournit des débits différents à la pompe haute pression. Pour réguler la pression P dans la zone à haute pression, on peut également utiliser d'autres organes de ré- -r -,11; glage. Il s'agit d'alternatives à la vanne de dosage 120, à savoir une pompe d'alimentation 110, électrique à débit ré- glable ou une vanne de limitation de pression 135 commandée également par une bobine. Le calcul des signaux de commande A en fonction de la pression P se fait avant chaque injection. Ce calcul se fait en fonction de la vitesse de rotation avec un intervalle de temps variable. La distance entre les calculs dépend for- tement de la vitesse de rotation. Le calcul du signal de com- mande de la vanne de dosage dans le régulateur de pression se fait suivant une cadence de temps fixe. Cette cadence de temps est choisie pour que le régulateur puisse réagir im- médiatement à une valeur de consigne variable PS et puisse se régler aussi rapidement que possible sur cette nouvelle va- leur de consigne. Le filtre 151 traite le signal fourni par le cap- teur de pression 140 et transmet ce signal d'une part au cir- cuit de calcul de quantité 152 et d'autre part au point de comparaison 154 pour la régulation de pression. Le circuit de calcul de quantité 152 calcule les signaux de commande A des- tinés aux injecteurs 131 en fonction de la pression P et de la quantité de carburant à injecter. Le circuit de valeur de consigne 153 calcule une valeur de consigne PS pour la pression du carburant dans l'accumulateur 130 à partir des différents paramètres de fonctionnement comme par exemple le régime (vitesse de rota- tion) N du moteur à combustion interne et de la quantité de carburant à injecter QK. Cette valeur de consigne PS est com- parée au point de combinaison 154 à la valeur réelle PI four- nie par le filtre 151. En fonction de cette comparaison, le régulateur de pression 155 calcule le signal de commande pour solliciter la vanne de régulation de pression. La pression régnant dans l'accumulateur varie très fortement. Ces variations résultent d'une part de l'injection et d'autre part de l'établissement de la pres- sion. Les valeurs de pression nécessaires au calcul des quan- tités et/ou à la régulation de la pression sont détectées dans des intervalles de tempos fixe, déterminés. Cela aboutit XTr -1T à de fortes variations des valeurs de pression utilisées pour le calcul des quantités. Or, des valeurs de pression qui va- rient fortement, entraînent de fortes variations de quantité. De plus, la valeur de pression obtenue par la saisie de la pression diffère fortement de la pression à l'injection. Cela se traduit par une absence de précision de l'injection. La figure 2 montre différents signaux en fonction du temps. Les repères verticaux désignent les impulsions d'une roue phonique non représentée. Ces impulsions se pro- duisent à des intervalles angulaires définis du vilebrequin ou de l'arbre à cames. Dans l'exemple de réalisation repré- senté, la distance entre deux injections est divisée en deux incréments; on a chaque fois une impulsion incrémentale au niveau de l'injection et une impulsion incrémentale entre deux impulsions d'injection. La courbe de la pression P dans l'accumulateur correspond au trait plein. Il s'agit ici de préférence d'un signal filtré. A l'instant tE commence l'injection. Il en ré- sulte une chute très rapide de la pression. Puis la pression augmente de nouveau. Immédiatement après le début de l'injection, la pression est au niveau PA. La mesure de la pression est faite aux instants indiqués par des croix t-n, t-n+l,... tO auxquelles on sai- sit les valeurs de pression P(m-n), P(m-n+l),.. P(m). La saisie de la pression se fait de préférence à des intervalles de temps, fixes choisis pour avoir entre deux injections, au moins deux, et de préférence trois ou plus de valeurs de me- sure de pression. A l'arrivée de l'impulsion incrémentale située entre les deux injections, on initialise le calcul des si- gnaux de commande pour les injecteurs, puis on exécute l'injection. Cet instant est repéré par une petite flèche verticale. La zone dans laquelle se fait le calcul des si- gnaux de commande est caractérisée par une surface hachurée. Ainsi, on calcule d'une part un signal qui carac- térise le début de l'injection. Il s'agit d'une grandeur cor- respondant à la distance AB entre le début de l'injection repéré par une flèche en zigzag et le point mort haut OT qui se produit à l'instant tOT. De plus, on définit la durée AD de la commande. A la fois la durée de la commande AD et l'intervalle de temps AB sont marqués par une double flèche. La double flèche repère la distance K entre le point mort haut tOT et le début du calcul des signaux de commande. Dans le procédé selon l'invention, pour réduire l'erreur de mesure, on évalue la valeur de la pression PA au début de l'injection; cette évaluation se fait à partir de plusieurs valeurs de mesure plus anciennes P(m-n), P(m-n+l), 10.. (P(m). Les valeurs de mesure sont de préférence saisies avec une pression croissante. Cela signifie que l'on commence la saisie des valeurs de mesure après le point mort haut de l'injection précédente. Partant d'au moins deux mesures de pression qui se produisent dans l'intervalle compris entre l'injection précédente et l'injection actuelle, c'est-à-dire l'injection à calculer, on évalue la valeur de la pression PA au début de l'injection à calculer. Partant d'au moins de va- leurs de pression mesurées, on définit une valeur de pression calculée PA qui caractérise la pression du carburant dans l'accumulateur au début de l'injection. La valeur de la pres- sion PA ainsi obtenue est utilisée pour commander l'injection de carburant. Pour l'évaluation, on utilise de préférence une fonction de compensation. Ainsi partant de différentes va- leurs de mesure en différents instants, on définit de préfé- rence une droite de compensation par rapport à laquelle les valeurs de mesure ne diffèrent que légèrement. Cette droite donne la relation entre la pression P et le temps t. A l'aide de cette droite, on peut définir la valeur de la pression PA à l'instant tE de l'injection. Pour cela, il faut connaître l'instant tE. L'instant tE découle de la distance K entre le calcul des signaux de commande à l'instant tO et le point mort haut tOT. Il s'agit d'une va- leur angulaire connue, car le calcul des signaux de commande commence avec l'arrivée d'une impulsion incrémentale et le point mort haut coïncide également avec une impulsion incré- mentale. La distance entre les deux impulsions incrémenta- les correspond à une grandeur angulaire connue selon laquelle le vilebrequin ou l'arbre à cames tournent entre les impul- sions incrémentales. En utilisant la vitesse de rotation ins- tantanée du moteur à combustion interne, par le calcul on transforme cette grandeur en une durée indiquant la distance séparant le point mort haut tOT et l'instant tO auquel on calcule les signaux de commande. Si l'on diminue la distance K de la valeur AB qui désigne la distance entre le début de l'injection tE et le point mort tOT, alors la distance K entre le début du calcul des données d'injection et le début de l'injection est con- nue. Partant de la grandeur K-AB et de l'équation de la droite représentant la pression, on définit ainsi la pression PA. Il est particulièrement avantageux d'utiliser une autre fonction à la place d'une droite de compensation, fonc- tion qui se rapproche de la courbe de pression pour ne lais- ser que de faibles déviations entre les valeurs de mesure et les valeurs données par la fonction. Il est particulièrement avantageux d'utiliser une fonction qui est une approximation de l'évolution de la pression même en cours d'injection. La figure 3 explicite le procédé selon l'inven- tion à l'aide d'un ordinogramme. Dans une première étape 300, on détecte la valeur actuelle de la pression P(m). L'interrogation 310 suivante vérifie si l'on atteint l'instant tO. L'instant tO est atteint, si la distance par rapport au point mort supérieur est inférieure à la valeur K. En variante, on peut également vérifier si une impulsion in- crémentale s'est produite. En l'absence de cette condition, dans l'étape 360, on remplace la valeur de la pression P(m-1) par la va- leur de la pression P(m), on remplace la valeur de la pres- sion P(m-2) par la valeur de la pression P(m-1) et on remplace la valeur de pression P(m-n) par la valeur de pres- sion P(m-n+l). Si l'interrogation 310 reconnaît que l'on arri- vait à l'instant tO, alors dans l'étape 320 on calcule le dé- 1.F r but de la commande AB pour l'injection suivante. Puis dans l'étape 330, on définit l'instant tE auquel l'injection com- mence probablement, en partant de l'instant tOT auquel se produit le point mort haut, et on définit le début de la com-5 mande AB. Dans l'étape suivante 340, on détermine la valeur de la pression PA au début de l'injection comme fonction F des différentes valeurs de pression P(m), P(m-1), P(m-n), et la distance entre l'instant tO et l'instant tE auxquels se produit l'injection. Cette valeur de pression PA calculée10 sert dans l'étape 350 à calculer la durée de commande AD. Cette durée est prédéterminée en fonction de la valeur de pression calculée et d'autres grandeurs K. Cela signifie qu'en appliquant cette valeur PA, on définit le signal de commande A pour commander l'injection de la quantité de car-15 burant. De plus, cette valeur de pression PA est utilisée comme valeur réelle par le régulateur de pression 155. R E V E N D I C A T I ON S 1 ) Procédé de commande d'un moteur à combustion interne no- tamment pour un moteur équipé d'un système à rampe commune, selon lequel, - au moins une pompe fournit du carburant dans un accumula- teur, - on saisit les valeurs caractérisant la pression de carbu- rant dans l'accumulateur et, - on utilise ces valeurs pour commander l'injection de carbu- rant, caractérisé en ce que partant d'au moins deux valeurs de pression mesurées, on dé- finit une valeur de pression calculée utilisée pour commander l'injection de carburant. ) Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la valeur de pression calculée caractérise la pression du carburant dans l'accumulateur au début de l'injection. ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu' on définit la valeur de pression calculée à l'aide d'une fonction de compensation en partant des valeurs de pression mesurées. ) Procédé selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce qu' on saisit les valeurs de pression mesurées entre l'injection précédente et l'injection actuelle. ) Procédé selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que la valeur de pression calculée, partant des valeurs de pres- sion mesurées, prédétermine un signal caractérisant le début de l'injection et la vitesse de rotation. 777É Il ) Dispositif de commande d'un moteur à combustion interne notamment d'un moteur équipé d'un système à rampe commune, selon lequel * au moins une pompe transfère du carburant à partir d'un réservoir, * des moyens saisissent des valeurs de pression caractéri- sant la pression du carburant dans l'accumulateur et les utilisent pour commander l'injection de carburant, caractérisé par: des moyens qui partant d'au moins deux valeurs de pression mesurées définissent une valeur de pression calculée utilisée pour commander l'injection du carburant. -i, 1F V