Brevet FR2807475A1 — publié le 20011012

Etat de la technique . La présente invention concerne un procédé de régulation de la pression de stockage régnant dans un accumulateur de pression d'un système de dosage de carburant d'un moteur thermique à injection di recte, à l'aide d'une soupape de commande de pression commande élec trique, qui permet de diminuer la pression de stockage du carburant de l'accumulateur de pression vers la zone basse pression du système de do sage de carburant. L'invention concerne également un système de dosage de carburant d'un moteur thermique à injection directe, comprenant une pompe haute pression qui reçoit le carburant de la zone basse pression du système de dosage de carburant pour le fournir à haute pression à un accumulateur de pression, des injecteurs qui injectent le carburant de l'accumulateur de pression dans la chambre de combustion du moteur thermique, et une soupape de commande de pression commande élec trique qui règle la pression de stockage régnant dans l'accumulateur de pression et qui, pour diminuer la pression de stockage, fait passer du car burant de l'accumulateur de pression dans la zone basse pression du système de dosage de carburant. L'invention concerne en outre un moteur thermique à in jection directe comportant des chambres de combustion dans lesquelles on injecte du carburant à l'aide d'un système de dosage de carburant, dans lequel une pompe à haute pression reçoit le carburant de la zone basse pression du système de dosage de carburant pour le fournir à haute pression à un accumulateur de pression, des injecteurs injectent du car burant de l'accumulateur de pression dans la chambre de combustion du moteur thermique, et une soupape de commande de pression à commande électrique régule la pression de stockage régnant dans l'accumulateur de pression en diminuant la pression de stockage du carburant dans l'accumulateur de pression en le faisant passer dans la zone basse pres sion du système de dosage de carburant. Enfin, la présente invention concerne également un appareil de commande pour un tel moteur thermique. Les moteurs thermiques à injection directe du type défini ci- dessus, avec de tels systèmes de dosage de carburant, sont connus selon l'état de la technique. Le système de dosage de carburant comporte une pompe d'alimentation, en général une pompe électrique à carburant, qui prend le carburant dans le réservoir appartenant à la zone basse pression du système dosage de carburant. Une pompe à haute pression du - tème de dosage de carburant transfère le carburant de la zone basse pres sion dans accumulateur de pression à haute pression. L'accumulateur de pression par exemple la rampe de distribution d'un système de sage de carburant à rampe commune. Les injecteurs sont reliés a l'accumulateur de pression pour injecter le carburant de l'accumulateur de pression les chambres de combustion du moteur thermique. Les injecteurs sont commandés par un appareil de commande du moteur thermique. De plus, une soupape à commande de pression, à commande électrique, dérive de l'accumulateur de pression et permet, pour diminuer la pression du carburant régnant dans l'accumulateur de pression, de faire passer du carburant de cet accumulateur dans la zone basse pres sion du système de dosage de carburant. La soupape de commande de pression permet également de réguler la pression de stockage dans l'accumulateur de pression. La soupape de commande de pression est également commandée par l'appareil de commande du moteur thermique. La présente invention a pour but de simplifier la régulation de la pression de stockage régnant dans l'accumulateur de pression pour accélérer ainsi la régulation de cette pression de stockage et augmenter la précision de la régulation. A cet effet, l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que la régulation est précédée d'une com mande préalable, et dans le cadre de la commande préalable, en fonction du débit à travers la soupape de commande de pression et de la pression de stockage, on détermine la commande électrique de la soupape de com mande de pression, ou en fonction du débit à travers la soupape de com mande de pression et de la commande électrique de la soupape de commande pression, on détermine la pression de stockage qui s'établit dans l'accumulateur de pression. Avantages de l'invention . La présente invention repose sur la considération que soupape de commande de pression présente une relation proportionnelle biunivoque entre le débit à travers la soupape de commande de pression, la commande électrique de cette soupape de commande de pression et pression de stockage qui s'établit dans l'accumulateur de pression. Cette relation peut etre enregistrée dans un champ de caractéristiques et à par tir de celui-ci connaissant deux des grandeurs, on peut obtenir la troi sième. Ce champ de caractéristiques et l'enseignement qu'il contient concernant la relation entre les trois grandeurs, à savoir le débit travers la soupape de commande de pression, la commande électrique de la sou pape de commande de pression et la pression de stockage, est utilisé selon l'invention pour réaliser une commande préalable à l'aide de laquelle on diminue la course de régulation de la régulation en aval de la pression de stockage. Cela permet d'accélérer significativement la régulation et d'augmenter la précision de celle-ci. Selon un développement avantageux de l'invention, on dé termine le débit à travers la soupape de commande de pression à partir de la différence entre la masse de carburant à travers la pompe à haute pres sion du système de dosage de carburant transféré vers l'accumulateur de pression, et la masse de carburant injectée par les injecteurs du système de dosage de carburant dans les chambres de combustion du moteur thermique. A l'aide de ce bilan massique on peut modéliser le débit à travers la soupape de commande de pression de manière simple et pré cise. La masse de carburant débitée par la pompe à haute pression est le produit du volume débité par la pompe à haute pression, le régime du moteur thermique, la densité du carburant, un rendement dépendant du régime et un rendement dépendant de la température. La masse de carbu- prise par les injecteurs dans l'accumulateur de pression est le pro duit du régime du moteur thermique, de la masse de carburant nécessaire pour obtenir le couple de consigne et d'un coefficient de calibrage. La masse de carburant nécessaire à obtenir le couple de consigne est une grandeur sans dimension encore appelée carburant relatif rk. Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, pour déterminer la commande électrique de la soupape de commande de pression, on utilise comme pression de stockage la pression de consigne de la régulation. La pression de consigne de la régulation est appliquée avec le débit à travers la soupape de commande de pression au champ de caractéristiques qui fournit alors la valeur correspondante de la com mande électrique de la soupape de commande de pression. La soupape de commande de pression est commandée avec cette valeur de la commande electrique obtenue dans le cadre de la commande préalable. La régulation suivante n'aura plus qu'à compenser les faibles déviations entre la valeur de la commande préalable et de la commande électrique. Selon un autre mode de réalisation préférentiel de l'invention, pour déterminer la pression de stockage qui s'établit, on utilise comme commande électrique une commande qui s'établit effectivement avec la régulation de la pression de stockage. Cette commande établit dans cadre de la régulation de la pression de stockage et est utilisée comme commande électrique pour déterminer la pression de stockage qui s'établit. En modifiant la pression de stockage de l'accumulateur pres sion, faut pendant un court instant augmenter ou diminuer la com mande de la soupape de commande de pression, ce qui ne se répercute pas directement par une variation de pression. C'est pourquoi il faut re trancher une certaine partie de la commande du rapport de travail utilisé pour calculer la pression. Selon un développement particulièrement avantageux de l'invention, on détermine la température de la soupape de commande de pression et on en tient compte pour déterminer la commande électrique de la soupape de commande de pression ou de la pression de stockage qui s'établit dans l'accumulateur de pression. La soupape de commande de pression est en général commandée par une bobine électromagnétique dont résistance dépend de la température. Ainsi, la commande électri que effective dépend de la température. C'est pourquoi on détermine la température de la soupape de commande de pression et on l'introduit dans le calcul par un coefficient de correction pour déterminer com mande électrique ou la pression de stockage. Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, on modélise la température de la soupape de commande de pression à partir de la température du moteur thermique, de la température de am- biant, de la commande de la soupape de commande de pression et/ou de la vitesse du véhicule entraîné par le moteur thermique. On peut rempla cer température de l'air ambiant par la température de l'air aspiré qui donne une bonne approximation de la température de l'air ambiant. Le moteur thermique sera refroidi plus fortement en fonction de la vitesse du véhicule. Cette circonstance est prise en compte par la prise en compte de la vitesse pour modéliser la température de la soupape de commande de pression. Il est particulièrement important de réaliser le procédé selon l'invention sous la forme d'un élément de commande prévu pour l'appareil de commande d'un moteur thermique à injection directe. Un programme est enregistré sur l'élément de commande et ce programme est exécuté par un calculateur, notamment le microprocesseur pour mettre en oeuvre le procédé de l'invention. Dans ce cas, l'invention est réalisée par pro- gramme enregistré sur l'élément de commande et celui ' muni du pro gramme, represente de la même manière l'invention que procédé exé cuté par le programme. Comme élément de commande on peut utiliser notamment support d'enregistrement électrique tel qu'une mémoire morte (ROM) ou une mémoire flash. L'invention concerne également un système de dosage de carburant du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que la régulation est précédée d'une commande préalable, qui, en fonction du débit à travers la soupape de commande de pression et de la pression de stockage, déter mine la commande électrique de la soupape de commande de pression, ou qui en fonction du débit à travers la soupape de commande de pression et de la commande électrique de la soupape de commande de pression dé termine la pression de stockage. L'invention concerne également un moteur thermique à in jection directe du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que la régulation est précédée d'une commande préalable, qui, en fonction du débit à tra vers la soupape de commande de pression et de la pression de stockage, détermine la commande électrique de la soupape de commande de pres sion, ou qui en fonction du débit à travers la soupape de commande de pression et de la commande électrique de la soupape de commande de pression, détermine la pression de stockage qui s'établit. Enfin, l'invention concerne également un appareil de com mande pour un moteur à combustion interne du type défini ci-dessus, ca ractérisé en ce que l'appareil de commande comporte une commande préalable en amont de la régulation, qui, en fonction du debit à travers la soupape de commande pression et de la pression de stockage, détermine la commande électrique de la soupape de commande de pression, ou qui en fonction du débit à travers la soupape de commande pression et de la commande électrique de la soupape de commande de pression, déter mine la pression de stockage qui s'établit. La présente invention sera décrite ci-après manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels - la figure 1 montre un mode de réalisation préférentiel système de dosage de carburant selon l'invention d'un moteur thermique à injec tion directe, - la figure 2 représente un diagramme fonctionnel d'un procédé selon l'invention pour réguler la pression de stockage selon un mode de reali- sation préférentiel. Selon la figure 1, un système de dosage de carburant selon l'invention est associé à un moteur à combustion interne à injection di recte à haute pression, représenté globalement et portant la référence 1. Ce système de dosage de carburant 1 est réalisé sous la forme d'un - teme de dosage à rampe commune (CR). La référence 2 désigne un réservoir à carburant communi quant avec une pompe d'alimentation 3. La pompe d'alimentation 3 exemple une pompe électrique à carburant. En sortie de la pompe d'alimentation 3, le carburant passe par une conduite 4 pour arriver dans pompe à haute pression 5. La pompe à haute pression 5 est reliée a un réservoir à haute pression 6. Le réservoir à haute pression 6 est réalisé sous la forme d'une conduite de stockage à haute pression (rampe). Le ré servoir à haute pression 6 est relié par des conduites de carburant 7 à des injecteurs à haute pression 8. Le réservoir à haute pression 6 est relié par une soupape de commande de pression 9 à la zone basse pression du système de dosage de carburant 1 ; dans le présent exemple de réalisa tion, cette communication est faite avec le réservoir d'alimentation en burant 2. La soupape de commande de pression 2 est une soupape proportionnelle actionnée par une bobine électromagnétique 12. La zone du système de dosage de carburant 1, comprise entre la sortie de la pompe à haute pression 5 et l'entrée de la soupape commande de pression 9, est appelée zone de haute pression. La pression régnant dans cette zone de haute pression est détectée à l'aide d'un - teur de pression 10. La zone du système de dosage de carburant 1, prise entre le réservoir d'alimentation en carburant 2 et la pompe à haute pression 5, est appelée zone basse pression. La référence 11 désigne un appareil de commande teur à combustion interne ; cet appareil commande ou régule le systeme de dosage de carburant 1. L'appareil de commande 11 fournit des signaux de commande A aux injecteurs à haute pression 8 et il commande la bo bine électromagnétique 12 de la soupape de commande de pression 9. Pour cela, on exploite le signal de sortie p -r du capteur de pression 10 et différents signaux de sortie (n) d'autres capteurs 13 comme par exemple un capteur de vitesse de rotation. L'appareil de commande 11 comprend également la régula tion de la pression d'alimentation p _r régnant dans le réservoir haute pression 6. La pression de stockage p -r augmente du fait que la pompe à haute pression 5 débite en permanence du carburant vers le réservoir à haute pression. Pour diminuer la pression de stockage p _r, la soupape de commande de pression 9 peut permettre à du carburant du réservoir à haute pression 6 de passer dans la zone basse pression du système de do sage carburant 1. Selon l'invention, l'appareil de commande 11 com porte une commande préalable en amont de la régulation. Cela permet de diminuer de manière décisive l'excursion de régulation, ce qui accélère la régulation et augmente la précision de celle-ci. La figure 2 montre un détail de la commande préalable du procédé selon l'invention de régulation de la pression de stockage p -r. La commande préalable selon l'invention utilise le fait que la soupape de commande de pression 9 assure une relation proportionnelle biunivoque entre le débit dmkrdsv à travers la soupape de commande de pression 9, la commande électrique tadsvvst de la soupape de commande de pression 9 et la pression de stockage p --#r qui s'établit dans le réservoir à haute pression 6. Cette relation peut être mémorisée dans un champ de caracté ristiques. Connaissant chaque fois deux grandeurs, on peut, à l'aide de ce champ caractéristiques, obtenir la troisième grandeur. Comme grandeurs de sortie de la commande préalable, la figure 2 indique la commande électrique tadsvvst pour la soupape de commande de pression 9 et la pression de stockage prbk qui s'établit dans le réservoir à haute pression 6. Pour déterminer ces deux grandeurs de sortie, on utilise le débit dmkrdsv à travers la soupape de commande de pression 9. Celle-ci se modélise à partir de la différence de la masse de carburant dmkrhdp débitée par la pompe à haute pression 5 dans le ré servoir à haute pression 6 et de la masse de carburant injectée par les in jecteurs à haute pression 8 dans les chambres de combustion du moteur thermique. La masse de carburant dmkrhdp fournie par la pompe à haute pression 5 résulte du produit du volume débité VHHDP par la pompe haute pression 5, de la densité RHOKR du carburant, du régime nmot du moteur thermique, d'un rendement ETANHDP dépendant du ré gime et d'un rendement ETATHDP dépendant de la température pour la pompe à haute pression 5. La masse de carburant dmkrhdev qui est dé bitée par les injecteurs à haute pression 8 résulte du produit du régime nmot du moteur thermique, d'une grandeur sans dimension rk et d'un coefficient de calibrage KRKMK. La grandeur rk sans dimension est appe lée carburant relatif et est proportionnelle à la masse carburant à injecter dans la chambre de combustion pour obtenir le couple de consi gne. Pour déterminer la commande électrique tadsvvst de la soupape de commande de pression 9, on utilise la pression de consigne prsoll de la régulation comme pression de stockage p -r. Pour déterminer la pression qui s'établit dans l'accumulateur prbk, on utilise une commande taprbk qui s'établit effecti vement avec la régulation de la pression de stockage p -r comme com mande electrique. Pour une variation de la pression de stockage p _r, pour une courte durée il faut augmenter ou diminuer la commande. Pour une variation de la pression de stockage p -r appliquée au réservoir de pres sion, il faut, pendant un court instant, augmenter ou diminuer la com mande la soupape de commande de pression 9 qui ne répercute pas directement par une variation de pression. C'est pourquoi il faut retran cher une certaine partie de la commande du rapport de travail tadsv utili sée pour le calcul de la pression. On détermine la pression de stockage prbk qui s'établit en fonction du gradient dprsol de la pression de consi gne prsoll par une grandeur additive taadpr. En variante on pourrait éga lement envisager une grandeur multiplicative. La soupape de commande de pression 9 est ainsi sollicitée par une commande supplémentaire pour produire une variation de la pression de stockage p -r. Le système formé de l'accumulateur à haute pression 6 et de la régulation a une réaction systématique temporisée. Pour tenir compte de cette temporisation, la branche de la commande préalable pour modéliser la commande électrique taprbk comporte un filtre. La résistance de la bobine électromagnétique 12 de la sou pape de commande de pression 9 et ainsi également la commande électri que effective dépendent de la température. C'est pourquoi, dans le cadre de la commande préalable, on modélise la température tdsv de la soupape de commande de pression 9 et on tient compte par un coefficient de cor rection fttadsv pour une commande électrique tadsv ou tadsvvst. La mo délisation de la température tdsv de la soupape de commande pression 9 se fait en tenant compte de la température du moteur thermique, de la température de l'air ambiant (en substitution de la température de l'air aspiré), de la commande électrique tadsv et de la vitesse du véhicule en traînée par le moteur thermique. Dans le cadre de la commande préalable, on applique les grandeurs modélisées dmkrdsv et prsoll ou dmkrdsv et taprbk à un champ de caractéristiques correspondant TADSVSOL, KFPRBK puis on prend les grandeurs de sortie de la commande électrique tadsvvst de la soupape de commande de pression 9 ou de la pression de stockage prbk qui se règle dans l'accumulateur de haute pression 6 pour la commande préalable. REVENDICATIONS 1 ) Procédé de régulation de la pression de stockage (p r) régnant dans un accumulateur de pression (6) d'un système de dosage de carburant (1) d'un moteur thermique à injection directe, à l'aide d'une soupape de commande pression (9) à commande électrique, qui permet de dimi nuer la pression de stockage (p r) du carburant de l'accumulateur de pression (6) vers la zone basse pression du système de dosage de carbu rant (1), caractérisé ce que la régulation est précédée d'une commande préalable, et dans le cadre de la commande préalable, en fonction du débit (dmkrdsv) travers la soupape de commande de pression (9) et de la pression de stockage (p r), on détermine la commande électrique (tadsvvst) de la sou pape de commande de pression (9), ou en fonction du débit (dmkrdsv) à travers la soupape de commande de pression (9) et de la commande élec trique (taprbk) de la soupape de commande de pression (9), on détermine la pression de stockage (p r) qui s'établit dans l'accumulateur de pression (6). 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pression de stockage (p r), qui s'établit dans l'accumulateur de pression (6), est déterminée à l'aide d'un champ de caractéristiques (TADSVSOL ; KFPRBK). 3 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu' on détermine le débit (dmkrdsv) à travers la soupape de commande de pression (9) à partir de la différence entre la masse de carburant (dmkrhdp) à travers la pompe à haute pression (S) du système de dosage de carburant (1) transféré vers l'accumulateur de pression (6), et la masse de carburant (dmkrhdev) injectée par des injecteurs (8) du système de do sage de carburant (1) dans les chambres de combustion du moteur ther mique. 4 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que pour déterminer la commande électrique (tadswst) de la soupape de commande de pression (9) on utilise comme pression de stockage r), la valeur de consigne (prsoll) de la régulation. 5 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que pour déterminer la pression de stockage (p r) qui s'établit, utilise comme commande électrique une commande (taprbk) qui s'établit effecti vement avec la régulation de la pression de stockage. 6 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce on détermine la température (tdsv) de la soupape de commande pres sion (9) et on tient compte pour déterminer la commande électrique (tadsvvst) de la soupape de commande de pression ou de la pression de stockage (p r) qui s'établit dans l'accumulateur de pression (6). 7 ) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu' on modélise la température (tdsv) de la soupape de commande de pression (9) à partir de la température du moteur thermique, de la température de l'air ambiant, de la commande (tadsv) de la soupape de commande de pression (9) et/ ou de la vitesse du véhicule entraîné par le moteur thermi que. 8 ) Elément de commande, notamment mémoire morte (ROM) ou mémoire flash pour un appareil de commande (11) d'un moteur thermique à injec tion directe, caractérisé en ce qu' il contient un programme destiné à être déroulé dans un calculateur, no tamment un microprocesseur, pour la mise en ouvre d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 7. 9 ) Système de dosage de carburant (1) d'un moteur thermique à injection directe, comprenant une pompe à haute pression (5) qui reçoit le carbu rant de la zone basse pression du système de dosage de carburant (1) pour le fournir à haute pression à un accumulateur de pression (6), des injecteurs (8) qui injectent le carburant de l'accumulateur de pression (6) dans la chambre de combustion du moteur thermique, et une soupape de commande de pression (9) à commande électrique qui règle la pression de stockage (p_ régnant dans l'accumulateur de pression (6) et qui, pour diminuer la pression de stockage (p r), fait passer du carburant de l'accumulateur de pression (6) dans la zone basse pression du système de dosage de carburant (1), caractérisé ce que la régulation est précédée d'une commande préalable, qui, en fonction du débit (dmkrdsv) à travers la soupape de commande de pression (9) et de la pression de stockage (p r), détermine la commande électrique (tadsvvst) de la soupape de commande de pression (9), ou qui en fonction du débit (dmkrdsv) à travers la soupape de commande de pression (9) et de la commande électrique (taprbk) de la soupape de commande de pression (9) détermine la pression de stockage (p r). 10 ) Système de dosage de carburant selon la revendication 9, caractérisé en ce qu' il détermine la pression de stockage (p r) à l'aide d'un champ de caracté ristiques (TADSVSOL ; KFPRBK). 11 ) Moteur thermique à injection directe comportant des chambres de combustion dans lesquelles on injecte du carburant à l'aide d'un systeme de dosage de carburant (1), dans lequel une pompe haute pression (5) reçoit le carburant de la zone basse pres sion du système de dosage de carburant (1) pour le fournir à haute pres sion à un accumulateur de pression (6), des injecteurs (8) injectent du carburant de l'accumulateur de pression (6) dans la chambre de combus tion du moteur thermique, et une soupape de commande de pression (9) à commande électrique régule la pression de stockage (p r) régnant dans l'accumulateur de pression (6) en diminuant la pression de stockage (p r) du carburant dans l'accumulateur de pression (6) en le faisant passer dans la zone basse pression du système de dosage de carburant (1), caractérisé en ce que la régulation est précédée d'une commande préalable, qui, en fonction du débit (dmkrdsv) à travers la soupape de commande de pression (9) et la pression de stockage (p r), détermine la commande électrique (tadsvvst) de la soupape de commande de pression (9), ou qui en fonction du débit (dmkrdsv) à travers la soupape de commande de pression (9) et de la commande électrique (taprbk) de la soupape de commande de pression (9), détermine la pression de stockage (p r) qui etablit. 12 ) Moteur thermique selon la revendication 11, caractérisé en ce que la pression de stockage (p r) qui s'établit déterminée à l'aide d'un champ de caractéristiques (TADSVSOL ; KFPRBK). 13 ) Appareil de commande (11) pour un moteur thermique à injection di recte comportant des chambres de combustion dans lesquelles on injecte du carburant à l'aide d'un système de dosage de carburant (1), dans le quel une pompe à haute pression (9) reçoit le carburant de la zone basse pres sion du système de dosage (1) pour le fournir à haute pression à un ac cumulateur de pression (6), des injecteurs (8) injectent du carburant de l'accumulateur de pression (6) dans la chambre de combustion du moteur thermique, l'appareil de commande (11) régulant la pression d'accumulation (p r) ré gnant dans l'accumulateur de pression (6) à l'aide d'une soupape de com mande de pression (9) à commande électrique qui diminue la pression de stockage (p r) en laissant du carburant s'échapper de l'accumulateur de pression (9) et passer dans la zone basse pression du système de dosage de carburant (1), caractérisé en ce que l'appareil de commande (11) comporte une commande préalable en amont de la régulation, qui, en fonction du débit (dmkrdsv) à travers la soupape de commande pression (9) et de la pression de stockage (p r), détermine la commande électrique (tadsvvst) de la soupape de commande de pression (9), ou qui en fonction du débit (dmkrdsv) travers la soupape de com mande de pression (9) et de la commande électrique (taprbk) de la sou pape de commande de pression (9), détermine la pression de stockage (p r) qui s'établit. 14 ) Appareil de commande selon la revendication 13, caractérisé en ce qu' il détermine la pression de stockage (p r) l'aide d'un champ de caracté ristiques (TADSVSOL ; KFPRBK).