Brevet FR2837874A1 — publié le 20031003

DESCRIPTION La présente invention se rapporte d'une façon générale à un procédé de commande de la pression du carburant à l'intérieur de la rampe de carburant d'un moteur à combustion interne. A l'intérieur d'un système de distribution de carburant d'un moteur à combustion interne, une rampe de carburant délivre du carburant à des injecteurs de carburant qui injectent le carburant dans les cylindres du moteur. La pression du carburant qui est injecté à travers les injecteurs de carburant est cruciale, de ce fait, il est important de maintenir la pression à l'intérieur de la rampe de carburant de façon aussi uniforme que possible. Des systèmes de commande à boucle fermoe destinés à commander la pression de carburant à l'intérieur des rampes de carburant ont été mis au point, mais ne s'adaptent pas à des variations du système telles que des différences de tolérance d'une pièce à l'autre et l'usure. De ce fait, il existe le besoin d'un procédé amélioré de commande de la pression du carburant à l'intérieur de la rampe de carburant d'un moteur à combustion interne. Donc, la présente invention s'intéresse à un procédé de commande de la pression de carburant à l'intérieur d'un système de distribution de carDurant comportant une pompe à carburant qui délivre du carburant à une rampe de carburant d'un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend: la fourniture d'une pression de carburant de point de consigne, la fourniture du débit de carburant moyen estimé à travers le système, la génération d'un signal de commande à action directe ou de précompensation sur la base de la pression de carburant de point de consigne et du détit de carburant moyen, la mesure de la pression de rampe de carburant, la comparaison de la pression de rampe de carburant à la pression de carburant de point de consigne et la génération d'un signal d'erreur sur la base de la différence entre la pression de rampe de carburant et la pression de carburant de point de consigne, la modification du signal de commande à action directe ou de précompensation sur la base du signal d'erreur en générant ainsi un signal de contrôleur de moteur et l'envoi du signal de commande de moteur au moteur de pompe de carburant. Avantageusement, la génération d'un signal de commande à action directe ou de précompensation comprend la fourniture d'un contrôleur de précompensation qui fournit des paramètres de commande de moteur de pompe à carburant établis à des valeurs de pression de point de consigne et de débit de carburant moyen particulières, dans lequel la pression de point de consigne et le débit de carburant moyen sont appliqués en entrée au contrôleur de précompensation et un signal de commande à action directe ou de précompensation comportant un ensemble de paramètres de commande de moteur de pompe à carburant correspondants est ainsi généré. Préférentiellement, la mesure de la pression de rampe de carburant comprend la mesure de la pression de carburant au niveau de la pompe à carDurant et l'estimation de la pression de rampe de carburant sur la base de la pression de carburant telle qu'elle est mesurée au niveau de la pompe à carburant. Le procédé peut en outre comprendre le filtrage du signal émis à partir du capteur de pression de carburant pour éliminer par filtrage les impulsions dues à l'ouverture et à la fermeture des injecteurs de carburant et/ou encore la détection d'impulsions dans le signal provenant du capteur de pression de carburant afin d'établir quand les injecteurs s'ouvrent et se ferment, la mesure du temps entre les moments o un injecteur s'ouvre et se ferme afin de déterminer la durée d'ouverture de l'injecteur, l'utilisation du débit de l'injecteur et du temps d'ouverture de l'injecteur pour calculer le débit de carburant moyen. La présente invention s'intéresse également à un système de distribution de carburant caractérisé en ce qu'il comprend: une rampe de carburant conçue pour distribuer du carburant aux injecteurs de carburant d'un véhicule automobile, une pompe à carburant conçue pour distribuer du carburant à ladite rampe de carburant, un capteur de pression de carburant et un contrôleur de moteur de pompe à carburant comportant: un contrôleur de précompensation conçu pour fournir un signal de précompensation ou à action directe comportant des paramètres de commande de moteur de pompe à carburant sur la base d'une pression de carturant de point de consigne et du débit moyen de carburant à travers ledit système, une première jonction de sommation conçue pour comparer la pression de rampe de carburant à la pression de carburant de point de consigne et pour générer une valeur d'erreur sur la base de la différence entre la pression de rampe de carburant et la pression de carburant de point de consigne, un contrôleur de contre-réaction conçu pour recevoir la valeur d'erreur et pour générer un signal de commande de contre-réaction, une seconde jonction de somrnation conçue pour recevoir le signal de commande de contre-réaction provenant dudit contrôleur de contre-réaction et le signal de commande à action directe ou de précompensation provenant du contrôleur de précompensation et pour modifier les paramètres de commande de moteur de pompe à carburant du signal de commande à action directe ou de précompensation sur la base du signal de commande de contre-réaction afin de générer un signal de contrôleur de moteur, et un circuit d'attaque de contrôleur de moteur de pompe à carburant conçu pour recevoir le signal de contrôleur de moteur et pour commander la vitesse de ladite pompe à carburant sur la base du signal de contrôleur de moteur. Il peut, en outre, être prévu que: - ledit capteur de pression de carburant soit monté sur ladite rampe de carburant afin de mesurer directement la pression de carburant à l'intérieur de ladite rampe de carDurant, - ledit contrôleur de contre-réaction est un contrôleur à boucle fermée par action proportionnelle, intégrale et dérivée, et/ou - le système de distribution de carburant comprenne en outre un contrôleur d'apprentissage adaptatif comportant un algorithme qui est conçu pour surveiller les conditions du système de distribution de carburant et pour mettre à jour ledit contrôleur de précompensation. En variante, ledit capteur de pression de carburant est monté sur ladite pompe à carburant afin de mesurer la pression de carburant à l'intérieur du système de distribution de carburant au niveau de ladite pompe à carburant. L'invention sera à présent décrite, d'une façon non limitative, sur la base des dessins qui suivent, dans lesquels: La figure 1 est une vue simplifiée d'un premier mode de réalisation préféré d'un système de distribution de rampe de carburant de la présente invention, La figure 2 est une vue simplifiée d'un second mode de réalisation prétéré d'un système de distribution de rampe de carburant de la présente invention, La figure 3 est un schéma de commande illustrant le procédé de commande du système de distribution de carburant du mode de réalisation préféré, La figure 4 est un schéma de commande d'une variante du premier mode de réalisation prétéré, La figure 5 est un schéma de commande similaire à la figure 4 o un algorithme d'apprentissage adaptatif reçoit des informations de contre-réaction supplémentaires, et La figure 6 est un schéma de commande du second mode de réalisation préféré. La description qui suit des modes de réalisation préférés de l'invention n'est pas destinée à limiter la portée de l'invention à ces modes de réalisation prétérés, mais elle est plutôt destince à permettre à l 'homme de l'art de réali ser et d'utili ser l 'invention. En se rétérant à la figure 1, un système de distribution de carburant 10 de la présente invention comprend une rampe de carburant 12 conçue pour distribuer du carburant aux injecteurs de carburant 14 d'un moteur à combustion interne, une pompe à carburant 16 conçue pour distribuer du carburant à la rampe de carburant 12, un capteur de pression de carturant 18 et un contrôleur de moteur de pompe à carburant 20. En se rétérant à la figure 3, le contrôleur de moteur de pompe à carburant 20 est un processeur qui est conçu pour commander la pompe à carburant 16. Principalement, le contrôleur de moteur de pompe à carturant 20 commande la vitesse d'un moteur 15 qui entrâîne la pompe à carburant 16. Le capteur de pression de carDurant 16 mesure la pression à l'intérieur de la rampe de carburant 12. Le contrôleur de moteur de pompe à carburant 20 reçoit la pression de carburant et calcule la différence entre une pression de point de consigne et la pression de la rampe de carburant. Cette différence est le signal d'erreur de pression de rampe de carburant 25 qui est utilisé pour commander la vitesse de la pompe de carburant. La pression de point de consigne est la pression à laquelle le système de distribution de carburant 10 fonctionne le plus efficacement. Pour pouvoir obtenir des caractéristiques d'injection de carDurant approprices telles que la pénétration du jet pulvérisé et le profil du jet pulvérisé, il est important que le carburant distribué aux buses d'injecteurs de carburant 14 reste à une pression appropriée. Cette pression optimum est la pression de point de consigne, et elle est prédéterminée sur la base des caractéristiques d'injecteurs et les spécifications de l'application particulière. Un signal de pression de point de consigne 21 est émis vers le contrôleur de moteur de pompe à carburant 20. Le contrôleur de moteur de pompe à carburant 20 calcule et fournit en sortie un signal d'entrâînement de moteur 31 vers le moteur de pompe à carburant 15. Le signal d'entrâînement de moteur 31 est calculé à partir de la pression de carburant désirée et de la demande moyenne de débit de carburant et tente d'entrâîner le moteur de pompe à carburant 15 à une vitesse qui fournira la pression de carburant désirée au débit de carburant désiré. Le contrôleur de moteur de pompe à carburant 20 comprend un contrôleur de précompensation 22, un contrôleur de contre-réaction 26, et un circuit d'attaque de contrôleur de moteur de pompe à carDurant 30. Le contrôleur de précompensation 22 utilise une fonction ou un algorithme, tel qu'une table de consultation comportant un sous-programme d'interpolation, pour fournir en sortie un signal de commande à action directe 23. Le contrôleur de précompensation 22 reçoit en entrée la pression de point de consigne et le déhit de carburant moyen demandé dans la fonction ou l'algorithme et calcule le signal de commande à action directe 23. Le signal d'erreur de pression de rampe de carburant 25 est calculé en soustrayant le signal de capteur de pression de carburant 19 du signal de pression au point de consigne 21. Ce calcul est exécuté par une première jonction de sommation 24. Le signal d'erreur de pression de rampe de carburant 21 est appliqué en entrée au contrôleur de contre-réaction 26. A son tour, le contrôleur de contre-réaction 26 calcule un signal de commande de contre-réaction 27. Le contrôleur de contre-réaction 26 peut être un contrôleur approprié quelcouque, tel qu'un contrôleur par action proportionnelle, intograle et dérivée ou fondé sur des modèles. Le signal de commande à action directe 23 et le signal de commande de contre-réaction 27 sont additionnés dans une seconde jonction de sommation 28, en générant ainsi un signal de contrôleur de moteur 29. Le circuit d'attaque de contrôleur de moteur de pompe à carburant 30 reçoit le signal de contrôleur de moteur 29 et génère un signal d'entrâînement de moteur 31 qui commande la vitesse du moteur de pompe à carburant 15. Dans un système de carburant nominal présentant la pression de rampe de carturant désirée à un débit de carburant donné, le signal de commande à action directe 23 et le signal de contrôleur de moteur 29 seraient identiques. Le contrôleur de contre-réaction 26 modifie le signal de commande à action directe 23 afin de compenser les variations du système dues aux tolérances d'une pièce à l'autre et au vieillissement du système, etc. Un premier mode de réalisation préféré de l'invention est représenté sur la figure 3, dans lequel le capteur de pression de carburant 18 est un capteur à bande passante relativement étroite qui est monté sur la rampe de carburant 12 afin de mesurer directement la pression de carburant dans celle-ci. En se rétérant à la figure 4, dans une variante du premier mode de réalisation prétéré, le contrôleur de moteur de pompe à carburant 20 comprend en outre un contrôleur d'apprentissage adaptatif 32 qui utilise un algorithme pour surveiller les conditions du système de distribution de carburant 10 et met à jour le contrôleur de précompensation 22 lorsque le système fonctionne dans une condition d'état stable. L'algorithme du contrôleur d'apprentissage adaptatif 32 reçoit le signal de pression de point de consigne 21, le débit de carburant moyen, l'erreur de pression de rampe de carburant 25 et le signal de contrôleur de moteur 29 en tant qu'entrées. L'algorithme compare ensuite le signal du contrôleur de moteur 29 au signal de commande à action directe 23 correspondant au signal de point de consigne actuel et au débit de carturant moyen à l'intérieur du contrôleur de précompensation 22, et met à jour les valeurs à l'intérieur du contrôleur de précompensation 22 de façon appropriée. L'algorithme du contrôleur d'apprentissage adaptatif 32 reçoit le signal d'erreur 25 et le contrôleur de précompensation 22 n'est mis à jour que lorsque l'erreur s'est stabilisée et est inférieure à un seuil prédéterminé. En se rétérant à la figure 5, en outre, la vitesse de la pompe à carburant 16 et la pression provenant du capteur de pression 18 peuvent également être reçues par le contrôleur d'apprentissage adaptatif 32 pour fournir des paramètres supplémentaires en vue de mettre à jour plus précisément le contrôleur de précompensation 22. Un second mode de réalisation préDéré est représenté sur la figure 2, o les éléments identiques sont numérotés de la même façon que dans le premier mode de réalisation préféré. Le second mode de réalisation préféré comprend un capteur de pression de carburant 34 monté sur la pompe à carburant 16 pour mesurer la pression de carburant à l'intérieur du système de distribution de carDurant 10 au niveau de la pompe à carburant 16. Le capteur de pression de carburant 34 du second mode de réalisation prétéré est un capteur à bande passante relativement large. En se rétérant à la figure 6, un contrôleur de moteur de pompe à carburant 36 du second mode de réalisation prétéré est similaire au contrôleur de moteur de pompe à carburant 20 du premier mode de réalisation préféré, cependant le second mode de réalisation prétéré comprend également un modèle de système de carburant 38, un filtre passe- bas 40 et un dispositif 42 pour calculer le débit de carburant moyen. Le modèle de système de carburant 38 reçoit la pression de carburant telle que mesurée par le capteur de pression 34 au niveau de la pompe à carburant 16 et le modèle de système de carburant 38 estime la pression de la rampe de carburant sur la base de la pression au niveau de la pompe à carburant 16. Le capteur de pression à large bande passante 34 mesurera à la fois la pression moyenne de sortie de la pompe à carburant ainsi que des impulsions de pression provoquces par l'ouverture et la fermeture des injecteurs de carburant 14. Le fltre passe-bas 40 élimine par filtrage les impulsions des mesures de pression dues à l'ouverture et la fermeture des injecteurs de carburant 14, de sorte que le contrôleur de contre- réaction 29 ne répond pas à ces impulsions d'injecteurs. Le modèle de système de carburant 38 peut également comprendre l'entrée de la température de la rampe de carburant 12. La température de la rampe de carburant 12 influence l'estimation de la pression de rampe de carburant, ainsi le modèle de système de carburant 38 peut prendre en considération cette température pour s'approcher plus précisément de la pression à l'intérieur de la rampe de carburant 12 sur la base de la pression mesurée au niveau de la pompe à carburant 16. La pression à large bande provenant du capteur de pression 34 est également utilisée par le dispositif 42 pour calculer le débit de carDurant moyen. A partir des impulsions de pression provoquces par l'ouverture et la fermeture des injecteurs, la fréquence et la durce de fonctionnement des injecteurs peuvent être obtenues. En utilisant ces informations ainsi que le débit de l'injecteur, le déhit de carburant moyen peut être calculé, en éliminant ainsi le besoin d'informations de détit de carburant moyen externes. I1 doit être compris que les processeurs, les capteurs, la pompe à carburant et les contrôleurs sont des dispositifs classiques qui sont courants dans l'industrie et qui sont simplement décrits pour fournir des exemples de la manière dont le procédé de la présente invention peut être mis en pratique. La présentation qui précède présente et décrit deux modes de réalisation préférés. L'homme de l'art se rendra facilement compte à partir d'une telle présentation, et à partir des dessins annexés que des changements et des modifications peuvent être apportés aux modes de réalisation préférés sans s'écarter du vrai esprit et de la juste portée des concepts innovants. Les modes de réalisation préférés ont été décrits d'une manière illustrative, et il doit être compris que la terminologie qui a été utilisée est destinée à être de l'ordre des mots de la description plutôt que de constituer une limitation. REVENDICATIONS 1. Procédé de commande de la pression de carburant à l'intérieur d'un système de distribution de carburant (10) comportant une pompe à carturant (16) qui délivre du carburant à une rampe de carburant (12) d'un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend: la fourniture d'une pression de carburant de point de consigne, la fourniture du débit de carburant moyen estimé à travers le système, la générati o n d' un signal de commande à action directe ou de préc omp ens ati on (23) sur la base de la pression de carburant de point de consigne et du débit de carburant moyen, la mesure de la pression de rampe de carburant, la comparaison de la pression de rampe de carburant à la pression de carburant de point de consigne et la génération d'un signal d'erreur sur la base de la différence entre la pression de rampe de carburant et la pression de carburant de point de consigne, la modification du signal de commande à action directe ou de précompensation sur la base du signal d'erreur en générant ainsi un signal de contrôleur de moteur (29) et l'envoi du signal de commande de moteur au moteur de pompe de carburant. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la génération d'un signal de commande à action directe ou de précompensation comprend la fourniture d'un contrôleur de précompensation (22) qui fournit des paramètres de commande de moteur de pompe à carburant établis à des valeurs de pression de point de consigne et de débit de carburant moyen particulières, dans lequel la pression de point de consigne et le débit de carburant moyen sont appliqués en entrée au contrôleur de précompensation (22) et un signal de commande à action directe ou de précompensation (23) comportant un ensemble de paramètres de commande de moteur de pompe à carburant correspondants est ainsi généré. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la mesure de la pression de rampe de carburant comprend la mesure de la pression de carburant au niveau de la pompe à carburant (16) et l'estimation de la pression de rampe de carburant sur la base de la pression de carburant telle qu'elle est mesurée au niveau de la pompe à carburant. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre le filtrage du signal émis à partir du capteur de pression de carburant (18) pour éliminer par filtrage les impulsions dues à l'ouverture et à la fermeture des injecteurs de carburant (14). 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: la détection d'impulsions dans le signal provenant du capteur de pression de carburant (18) afin d'établir quand les injecteurs s'ouvrent et se ferment, la mesure du temps entre les moments o un injecteur s'ouvre et se ferme afin de déterminer la durée d'ouverture de l'injecteur, l'utilisation du débit de l'injecteur et du temps d'ouverture de l'injecteur pour calculer le débit de carburant moyen. 6. Système de distribution de carburant (10) caractérisé en ce qu'il comprend: une rampe de carburant (12) conçue pour délivrer du carburant aux injecteurs de carburant (14) d'un véhicule automobile, une pompe à carburant (16) conçue pour délivrer du carburant à ladite rampe de carburant, un capteur de pression de carburant (18) et un contrôleur de moteur de pompe à carburant (20) comportant: un contrôleur de précompensation (22) conçu pour fournir un signal de précomp ensati on o u à acti on dire cte comportant de s p aramètre s de c o mmande de moteur de pompe à carburant sur la base d'une pression de carburant de point de consigne et du débit de carburant moyen à travers ledit système, une première jonction de sommation (24) conçue pour comparer la pression de rampe de carburant à la pression de carburant de point de consigne et pour générer une valeur d'erreur sur la base de la différence entre la pression de rampe de carburant et la pression de carburant de point de consigne, un contrôleur de contre-réaction (26) conçu pour recevoir la valeur d'erreur et pour générer un signal de commande de contre-réaction (23), une seconde jonction de sommation (28) conçue pour recevoir le signal de commande de contre-réaction (27) provenant dudit contr61eur de contre-réaction et ledit signal de commande à action directe ou de précompensation (23) provenant du contrôleur de précompensation (22) et pour modifier les paramètres de commande de moteur de pompe à carburant du signal de commande à action directe ou de précompensation sur la base du signal de commande de contre-réaction afin de générer un signal de contrôleur de moteur (29), et un circuit d'attaque de contrôleur de moteur de pompe à carburant (30) conçu pour recevoir le signal de contrôleur de moteur (29) et pour commander la vitesse de ladite pompe à carburant sur la base du signal de contrôleur de moteur (29). 7. Système de distribution de carburant selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit capteur de pression de carburant (18) est monté sur ladite rampe de carburant (12) afin de mesurer directement la pression de carburant à l'intérieur de ladite rampe de carburant. 8. Système de distribution de carburant selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit contrôleur de contre-réaction est un contrôleur à boucle fermée par action proportionnelle, intégrale et dérivée. 9. Système de distribution de carburant selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un contr81eur d'apprentissage adaptatif (32) comportant un algorithwe qui est conçu pour surveiller les conditions du système de distribution de carburant et pour mettre à jour ledit contrôleur de précompensation. 10. Système de distribution de carburant selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit capteur de pression de carburant (18) est monté sur ladite pompe à carburant (16) afin de mesurer la pression de carturant à l'intérieur du système de distribution de