Brevet FR2806756A1 — publié le 20010928

Etat de la technique La présente invention concerne un procédé et un dispositif de commande d'un moteur à combustion interne se- lon lequel on limite la quantité de carburant à injecter à une valeur maximale. On connaît par le document DE-OS 28 20 087 (US 4 357 920) un tel procédé et dispositif de commande d'un moteur à combustion interne selon lequel on limite à une va- leur maximale la quantité de carburant à injecter. Dans le procédé décrit par ce document, la quantité de carburant alimentant le moteur à combustion interne est prédéterminée suivant les grandeurs caractéristiques de fonctionnement en étant limitée à une valeur maximale prédéterminée. Cela est prévu pour éviter des émissions de gaz d'échappement d'un niveau inacceptable et/ou pour protéger le moteur à combus- tion interne contre une surcharge. On connaît également des systèmes d'injection de carburant selon lesquels le carburant est fourni par un ac- cumulateur pour être ainsi dosé par des injecteurs Dans les différentes chambres de combustion. De tels systèmes sont usuellement appelés installation d'injection à rampe com- mune. Dans de tels systèmes, le débit de la pompe à haute pression qui fournit le carburant à l'accumulateur dépend de l'état de fonctionnement du moteur à combustion interne. Ce- la signifie que Dans les différents états de fonctionnement, il y aura des dosages de carburant différents pour l'injection. Usuellement, on dimensionne les pompes à haute pression pour fournir, quel que soit l'état de fonctionne- ment, une quantité de carburant qui correspond à la quantité maximale autorisée. Des pompes ainsi dimensionnées sont très coûteuses, ont un encombrement très important et détériorent le rendement de l'ensemble du système. Cela provient entre autres du fait que Dans de nombreux états de fonctionnement, la pompe a un débit trop important et fournit trop de carbu- rant. Si au contraire on choisissait une pompe plus petite, cela réduirait la puissance maximale du moteur en particu- lier pour de forts consommateurs de carburant. Ce problème se pose notamment lorsqu'on utilise des systèmes de commande d'un système d'injection avec des injections qui n'augmentent pas le couple. Cela est notam- ment le cas pour une postinjection. De telles postinjections s'utilisent fréquemment pour le traitement des gaz d'échappement en sortie. Avantages de l'invention La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'on prédéfinit la va- leur maximale au moins en fonction d'une grandeur caractéri- sant le débit actuel d'une pompe à carburant. Ainsi, selon l'invention, comme la quantité maximale autorisée de carburant est prédéfinie en fonction d'une grandeur qui caractérise le débit actuel de carburant, on assure une adaptation optimale de la puissance du moteur au débit de la pompe. Cela signifie que l'on peut utiliser une pompe à haute pression d'un coût avantageux, à faible encombrement, fort rendement et faible puissance perdue sans réduire la puissance que le moteur peut fournir. Cela est notamment avantageux si la valeur maximale de la quantité de carburant à injecter est définie en tenant compte des injec- tions déjà effectuées et qui ne participent pas au couple. Cela signifie que par exemple pour une postinjection, la quantité maximale autorisée est réduite par rapport à un état de fonctionnement sans postinjection. Dans les états de fonctionnement sans postinjection, toute la quantité de car- burant est disponible et ainsi tout le couple du moteur à combustion interne est disponible. Ce n'est que Dans cer- tains états de fonctionnement choisis que l'on réduit la puissance que fournit le moteur à combustion interne. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses du procédé selon l'invention: - on prédéfinit la valeur maximale suivant des grandeurs de fonctionnement du moteur à combustion interne; - la grandeur de fonctionnement prise en compte est la pression du carburant; - la grandeur de fonctionnement prise en compte est le ré- gime du moteur à combustion interne; - la grandeur de fonctionnement prise en compte est le nom- bre d'injections; - la grandeur de fonctionnement prise en compte est la quantité de carburant qui n'engendre pas de couple; L'invention concerne également un dispositif de commande d'un moteur à combustion interne selon lequel la quantité de carburant à injecter est limitée à une valeur maximale, caractérisé par des moyens qui définissent la va- leur maximale au moins en fonction d'une grandeur caractéri- sant le débit actuel d'une pompe à carburant. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de modes de réalisation re- présentés dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est un schéma d'un système à rampe commune, - la figure 2 montre un schéma par blocs du procédé de l'invention. Description des exemples de réalisation La figure 1 montre les éléments du système d'injection de carburant d'un moteur à combustion interne à injection à haute pression, nécessaire pour la compréhension de l'invention. Le système présenté est usuellement appelé système d'injection à rampe commune. La référence 100 désigne un réservoir de carbu- rant. Ce réservoir est relié par un premier filtre 105, une pompe de préalimentation 110 à un second filtre 115. Le carburant sortant du second filtre 115 passe par une con- duite reliée à une pompe haute pression 125. La conduite en- tre le filtre 115 et la pompe haute pression 125 communique avec le réservoir 100 par une soupape de limitation basse pression 145. La pompe à haute pression 125 est reliée à la rampe 130. La rampe 130 encore appelée accumulateur, est re- liée aux différents injecteurs 131 par des conduites de car- burant. Une soupape d'échappement de pression 135 permet de relier la rampe 130 au réservoir de carburant 100. La sou- pape d'échappement de pression 135 se commande à l'aide d'une bobine 136. Les conduites entre la sortie de la pompe haute pression 125 et l'entrée de la vanne de régulation de pres- sion 135 correspondent à la plage à haute pression. Dans cette plage, le carburant est sous une pression élevée. La pression régnant dans la plage de haute pression se détecte à l'aide d'un capteur 140. Les conduites entre le réservoir et la pompe à haute pression 125 correspondent à la plage basse pression. Une commande 160 agit sur la pompe haute pres- sion 125 en lui fournissant un signal de commande AP; les injecteurs 131 sont commandés par un signal de commande A et/ou la soupape d'échappement 135 est commandée par un si- gnal de commande AV. La commande 160 traite les signaux de différents capteurs 165 caractérisant l'état de fonction- nement du moteur à combustion interne et/ou du véhicule en- traîné par le moteur. Un tel état de fonctionnement ou para- mètre de fonctionnement est par exemple le régime (vitesse de rotation) N du moteur à combustion interne. Cette installation fonctionne de la manière sui- vante: le carburant du réservoir est débité par la pompe de pré-alimentation 110 à travers les filtres 105, 115. Si la pression dans la plage basse pression at- teint des valeurs trop élevées, la soupape de limitation basse pression 145 s'ouvre et permet la communication entre la sortie de la pompe de pré-alimentation 110 et le réser- voir 100. La pompe haute pression 125 fournit la quantité de carburant Q1 de la zone basse pression à la zone haute pression. La pompe haute pression 125 établit une pression très élevée dans la rampe 130. Usuellement dans les systèmes de moteurs à combustion interne à allumage commandé, on uti- lise des pressions de l'ordre de 30 à 100 bars et dans les moteurs à combustion interne à allumage non commandé, les pressions vont de 1000 à 2000 bars. Par les injecteurs 131 on peut doser le carburant à pression élevée dans les diffé- rents cylindres du moteur à combustion interne. A l'aide du capteur 140 on détecte la pression P dans la rampe ou dans l'ensemble de la plage haute pression. La pompe haute pression 125 commandée et/ou la soupape de sortie de pression 135 permettent de régler la pression dans la plage haute pression. Comme pompe de pré-alimentation 110 on utilise usuellement des pompes électriques. Pour les débits plus im- portants notamment nécessaires aux véhicules utilitaires, on peut brancher plusieurs pompes de pré-alimentation en paral- lèle. La figure 1 montre uniquement un mode de réali- sation d'un système à rampe commune. Le procédé selon l'invention n'est pas limité à ce système tel que représen- té. Le procédé peut s'appliquer à tous les systèmes dans lesquels une pompe fournit du carburant. La figure 2 montre le procédé selon l'invention à l'aide d'un schéma par blocs. Un moyen de dosage 200 re- çoit différents signaux correspondant aux caractéristiques de fonctionnement en provenance des capteurs 165 et 205. Le moyen de dosage 200 agit sur un sélecteur de minimum 210 en lui fournissant une quantité souhaitée QK0. De plus, ce moyen fournit un signal à un moyen de limitation de dosage 240 qui reçoit en outre le signal de sortie du capteur de pression 140. La seconde entrée du sélecteur de minimum 210 reçoit le signal de sortie QKM1 d'une limitation de couple 220 recevant différents signaux des capteurs 225. Le sélec- teur de minimum 210 et la limitation de dosage 240 agissent sur un second sélecteur de minimum 230 qui délivre à un moyen de réglage 235 un signal de dosage de carburant QK. Le moyen de dosage 200 calcule à partir des dif- férents signaux une quantité souhaitée QK0. Cette quantité de carburant QK0 est nécessaire pour fournir au conducteur le couple souhaité ou la puissance souhaitée. Le souhait du conducteur est transmis par exemple par le capteur 205. A côté de la vitesse de rotation N et du souhait FP du conduc- teur on peut également tenir compte d'autres grandeurs. La limitation de couple 220 calcule une quantité maximale autorisée de carburant QKM1 en utilisant les diffé- rents paramètres de fonctionnement. Dans la réalisation la plus simple, il est prévu qu'à partir du régime R on définit une quantité maximale autorisée de carburant QKM1. Le sélec- teur de minimum 210 choisit alors à partir de la quantité maximale autorisée QKM1 et de la quantité souhaitée par le conducteur QK0, la plus petite des deux valeurs. Cela signi- fie qu'il limite la quantité souhaitée QK0 à la quantité maximale autorisée QKM1. Une telle procédure et de tels dis- positifs pour limiter le dosage sont connus selon l'état de la technique. Pour améliorer le problème des systèmes à rampe commune comme cela a été décrit dans le préambule, il est prévu une seconde limitation de dosage 240 qui limite la quantité maximale autorisée de carburant à une seconde va- leur limite QKM2. Cela se fait par le sélecteur de minimum 230. Prédéterminer la quantité maximale QKM2 se fait ainsi de préférence en fonction de la pression P dans l'accumulateur 130 et/ou du débit actuel de la pompe haute pression 125. Une mesure du débit actuel de la pompe haute pression peut être en plus de la quantité que l'on souhaite injecter QK0, la quantité de carburant à injecter QK ou en- core un signal de commande AB d'une pompe à haute pression à régulation. A chaque injection, à côté de la quantité injec- tée proprement dite, qui arrive dans la chambre de combus- tion, il faut une quantité dite de commande pour commander l'injecteur. Cette quantité de commande est d'environ 20 mm de carburant comprimé. Les quantités habituelles d'injec- tions se situent entre 5 et 50 mm. Lorsqu'il y a plusieurs injections partielles au cours d'un cycle de dosage, il faut déterminer la quantité de commandes correspondantes à chaque injection partielle. Dans un cycle de dosage avec une pré- injection et/ou une postinjection, la quantité commandée est du même ordre de grandeur que la quantité de carburant à in- jecter. Selon l'invention, on procède en ce qu'à partir de la quantité débitée, connue de la pompe de carburant, qui est par exemple contenue dans un champ de caractéristiques en fonction de la vitesse de rotation du moteur à combustion interne, on prédétermine la quantité QKM2. Lorsque la vi- tesse de rotation augmente, cette quantité de carburant dé- bitée augmente. En déterminant la quantité QKM2, on tient compte de ce que pour les systèmes à rampe commune, une partie de la quantité de carburant débitée n'est pas disponible pour l'injection. La quantité débitée contenue dans le champ de caractéristiques qui limite la quantité en fonction de l'état de fonctionnement, est diminuée de la quantité de carburant non disponible pour l'injection. La quantité de carburant non disponible pour l'injection correspond à la quantité dite de commande à chaque injection, à la quantité de fuite et à la quantité injectée mais qui ne génère pas de couple comme par exemple les postinjections. Le débit ainsi corrigé est utilisé comme quanti- té de carburant maximale autorisée QKM2. Il est en particu- lier avantageux qu'en plus de la vitesse de rotation on tienne compte d'autres paramètres de fonctionnement. Cela permet d'améliorer la précision. Il est en particulier avan- tageux d'utiliser la pression du carburant encore appelée pression dans la rampe commune. Il est également avantageux de prédéfinir la quantité maximale autorisée de carburant QKM2 à partir du nombre d'injections par cycle de dosage. Selon l'invention, on prédéfinit la quantité maximale autorisée à injecter en fonction d'au moins une grandeur caractérisant le débit actuel de la pompe à carbu- rant. Pour cela on utilise de préférence une grandeur caractéristique du fonctionnement du moteur à combustion in- terne. Comme grandeur caractéristique du fonctionnement ou paramètre de fonctionnement, on tient compte de préférence de la pression du carburant car celle-ci a une influence considérable sur la quantité de carburant à injecter et sur la quantité de carburant débitée. Comme paramètre de fonctionnement on peut en ou- tre ou en variante utiliser le régime du moteur à combustion interne car celui-ci a une influence essentielle sur le dé- bit de carburant. Il est particulièrement avantageux de tenir compte du nombre d'injections, comme en particulier la prise en compte du nombre d'injections par cycle de dosage. De plus, il est avantageux de tenir compte de la quantité à in- jecter et qui ne génère pas de couple. R E V E N D I C A T I ON S ) Procédé de commande d'un moteur à combustion interne se- ion lequel on limite la quantité de carburant à injecter à une valeur maximale, caractérisé en ce qu' on prédéfinit la valeur maximale au moins en fonction d'une grandeur caractérisant le débit actuel d'une pompe à carbu- rant. 20) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on prédéfinit la valeur maximale suivant des grandeurs de fonctionnement du moteur à combustion interne. 30) Procédé selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que la grandeur de fonctionnement prise en compte est la pres- sion du carburant. ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la grandeur de fonctionnement prise en compte est le régime du moteur à combustion interne. >) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la grandeur de fonctionnement prise en compte est le nombre d'injections. ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la grandeur de fonctionnement prise en compte est la quanti- té de carburant qui n'engendre pas de couple. ) Dispositif de commande d'un moteur à combustion interne selon lequel la quantité de carburant à injecter est limitée à une valeur maximale, caractérisé par des moyens qui définissent la valeur maximale au moins en fonction d'une grandeur caractérisant le débit actuel d'une pompe à carburant.