Brevet FR2862092A1 — publié le 20050513

Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé de gestion d'un moteur à combustion interne selon lequel on stocke du carburant dans une rampe commune de carburant pour alimenter à partir de là au moins un dispositif d'injection de carburant pour une chambre de combustion associée à ce dispositif d'injection de carburant, en régulant la pression dans la rampe commune à l'aide d'une soupape de débit suivant une pression de consigne. La pression régnant dans la rampe commune ou conduite 10 collectrice ce carburant est fournie par la pompe à haute pression de carburant du système d'injection de carburant. Etat de la technique L'avantage de la régulation de pression dans la rampe commune de carburant à l'aide d'une soupape de commande de débit est qu'en première approximation, la pompe haute pression de carburant ne débite qu'autant de carburant dans la rampe commune que la consommation instantanée des dispositifs d'injection de carburant. Cela se répercute positivement sur la demande de puissance motrice de la pompe à haute pression de carburant et ainsi cela se répercute sur le rendement global du moteur à combustion interne. Si l'on veut augmenter la pression dans la rampe commune, par exemple parce que l'état de charge du moteur à combustion interne change, la pompe à haute pression de carburant débite brièvement plus de carburant vers la rampe commune que les dispositifs d'injection de carburant n'en consomment. S'il faut diminuer la pression dans la rampe commune, on commande la soupape de commande de débit pour transférer moins de carburant dans la rampe commune que la consommation instantanée des dispositifs d'injection de carburant. L'inconvénient de ce type de régulation de pression est qu'en cas de diminution de pression dans la rampe commune de carburant, on ne peut réaliser que des gradients négatifs de pression de faible amplitude. Les raisons sont pour l'essentiel qu'une faible pression dans la rampe commune de carburant est souhaitable si le moteur à combustion interne fonctionne au ralenti ou dans sa plage de charge partielle faible. Cela signifie que le moteur à combustion interne consomme peu de carburant et qu'ainsi le retour de carburant de la rampe commune est relative-ment faible. En outre, les soupapes de commande de débit de systèmes étranglés à l'aspiration ne sont pas en général parfaitement étanches si bien que même lorsque la soupape de commande de débit est fennée, il y aura toujours une certaine fuite vers la pompe à haute pression de carburant et de là le carburant sera transféré à la rampe commune. Cet effet entraîne également une diminution de l'amplitude du gradient de pression négatif réalisable dans la rampe commune. Il serait toutefois avantageux de pouvoir réaliser également des gradients de pression négatifs dans la rampe commune, avec des amplitudes importantes car alors on pourra réagir plus rapidement à des variations de pression de consigne dans la rampe commune de carburant. L'avantage de systèmes d'injection de carburant commandés en débit est toutefois la faible consommation d'énergie motrice par la pompe à haute pression, ce qui se répercute de manière positive sur le rendement global du moteur à combustion interne. Cela résulte également du fait que des installations d'injection de carburant commandées en dé-bit ne débitent en première approximation que la quantité de carburant consommée. But de l'invention La présente invention a pour but de développer une instal- lation d'injection de carburant à commande de débit pour réaliser des gradients négatifs de pression, de forte amplitude, dans la rampe commune de carburant pour asservir plus rapidement la pression réelle de la rampe commune, même en cas de variation rapide de la pression de con-signe par la régulation de pression pour avoir un asservissement rapide. Cela améliore entre autre le fonctionnement et les caractéristiques d'émission du moteur à combustion interne. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne un moteur à combustion interne du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'en cas de diminution de la pression de consigne on active une précommande dans la rampe commune de carburant agissant sur une soupape de commande de pression reliée à la rampe commune de carburant. La précommande selon l'invention d'une soupape de régu- lation de pression reliée à la rampe commune de carburant permet d'avoir une diminution plus rapide de la pression selon un gradient négatif de pression d'amplitude plus importante dans la rampe commune. Cela per- met d'asservir la pression effective possible Preei dans la rampe commune sur la pression de consigne souhaitée Pions avec un excellent asservisse- ment sans produire des variations de pression ou autres états de pression non souhaitables dans la rampe commune. En outre, par comparaison à des installations d'injection de carburant uniquement commandées en dé-bit, la consommation en énergie de l'installation d'injection de carburant n'est augmentée en pratique que de manière négligeable. En outre, les moyens à mettre en oeuvre du point de vue des appareils pour réaliser le procédé selon l'invention sont relativement faibles car il suffit d'une soupape supplémentaire de régulation de pression. L'appareil de commande de l'installation d'injection de carburant n'est pas non plus sollicité en plus de manière significative par la pré- commande de la soupape de régulation de pression. Pour améliorer encore plus la concordance entre la pression réelle Preel dans la rampe commune et la pression de consigne Pcons, on peut prévoir de rendre la précommande de la soupape de régulation de pression dépendant du champ de caractéristiques. Cela signifie par exemple qu'à partir de la pression Preel régnant au début de la diminution de pression dans la rampe commune, on règle l'ouverture de la soupape de régulation de pression et ainsi le gradient de pression négatif souhaité. Cela permet également de réaliser des chutes de pression même impor- tantes en un temps relativement court. D'autre part, on peut réaliser de faibles diminutions de pression avec de faibles gradients de pression pour arriver toujours à un bon compromis entre des gradients de pression important et la qualité de la régulation. La précommande de la soupape de régulation de pression en fonction du champ de caractéristiques se fait avantageusement en influençant la précommande de la position de la soupape de régulation de pression habituellement constituée par une soupape proportionnelle. L'invention concerne également un programme d'ordinateur pour l'exécution du procédé défini ci-dessus, ce programme étant enregis- tré sur un support de mémoire. La présente invention concerne également un support de mémoire électrique pour un appareil de commande et/ou de régulation d'un moteur à combustion interne sur lequel est enregistré un programme d'ordinateur tel que défini ci-dessus. L'invention concerne également un appareil de commande et/ ou de régulation d'un moteur à combustion interne appliquant un pro-cédé tel que défini ci-dessus. Enfin, l'invention concerne également un moteur à combustion interne notamment pour un véhicule automobile équipé d'un appareil de commande et/ou de régulation programmé pour exécuter le procédé défini ci-dessus. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation préférentiels représentés dans les dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une représentation schématique d'un moteur à combustion interne équipé d'une conduite collectrice de carburant (rampe commune) dans laquelle débite une pompe à carburant pour alimenter en carburant des dispositifs d'injection, la figure 2 montre un ordinogramme décrivant le procédé de gestion du moteur à combustion interne de la figure 1, la figure 3 est un diagramme représentant la charge du moteur à com- bustion interne, la précommande de la soupape de régulation de pression, la commande de la soupe de réglage de débit et la pression dans la chambre commune ou chambre collectrice de carburant. Description de modes de réalisation La figure 1 montre un moteur à combustion interne portant globalement la référence 10. Ce moteur entraîne un véhicule non représenté à la figure 1. Le moteur à combustion interne 10 est équipé d'un système d'alimentation en carburant 12. Le système d'alimentation en carburant 12 se compose d'un réservoir à carburant 14 dans lequel une pompe électrique 16 pompe du carburant pour alimenter une pompe à carburant à haute pression 18. Cette dernière comporte une unité de transfert 20, par exemple une pompe à pistons radiaux ainsi qu'une soupape électromagnétique de commande de débit 22 dont l'entrée est reliée à la sortie de l'unité de transfert 20. La pompe à carburant 18 à haute pression comprime le carburant et le transfère dans une conduite collectrice de carburant encore appelée rampe commune 24 qui stocke le carburant à haute pression. Cette rampe commune est reliée à plusieurs dispositifs d'injection de carburant 26 injectant directement le carburant dans des chambres de combustion 28 respectives. La combustion du carburant ainsi injecté dans la chambre de combustion 28 entraîne en rotation un vilebrequin 30. Dans le cas présent il s'agit d'un moteur à combustion interne à quatre temps 10 et six cylindres. La position angulaire du vilebrequin 30 est détectée par un capteur angulaire 32. La pression régnant dans la rampe commune de carburant 24 est détectée par un capteur de pression 34. Les capteurs transmettent leurs signaux à un appareil de commande et de régulation 36; celui-ci commande entre autre la soupape de commande de débit 22, les dispositifs d'injection de carburant 26, ainsi qu'une soupape de commande de pression 38 réglant la pression régnant dans la chambre col-lectrice 24. La soupape de commande de pression 38 est reliée à une conduite de retour 40 vers le réservoir à carburant 14. En variante, la conduite de retour 40 peut également recevoir du carburant de la soupape de commande de pression 38 en amont de la pompe à haute pression 18. (cette solution n'est pas représentée). L'appareil de commande et de régulation 36 commande ou régule le fonctionnement du moteur à combustion interne 10. Cela se fait par un procédé enregistré sous forme de programme d'ordinateur dans une mémoire 42 de l'appareil de commande et de régulation 36. Une première possibilité d'exécuter un tel procédé sera décrite ci-après en détail selon les figures 2 et 3. On suppose que la soupape de commande de débit 22 est un organe de régulation d'une boucle de ré- gulation fermée permettant de réguler la pression régnant dans la rampe commune 24 sur une valeur de consigne. Le procédé selon l'invention commence par un premier bloc de départ 44. Au démarrage du procédé on commande en continu la sou-pape de commande de débit 22 dans un bloc 46. La soupape de corn- mande de débit 22 est l'organe de régulation d'un circuit de régulation de pression à l'aide duquel on règle la pression Preel de la rampe commune sur une valeur de consigne Pcons. Ce circuit de régulation fonctionne toujours pendant le fonctionnement du moteur à combustion interne. Ce type de régulation de pression assure toujours le transfert d'une certaine quantité de carburant par la pompe à carburant à haute pression 18 (voir figure 1) vers la rampe commune 24 selon la quantité demandée instantanément. Ainsi, la demande de puissance motrice par la pompe à carburant à haute pression 18 est très faible, ce qui se répercute de manière positive sur le rendement global du moteur à combustion interne 10. En parallèle à la commande 46 de la soupape de régulation de débit 22, un bloc d'interrogation 48 demande s'il faut diminuer la pression de consigne Pc0ns dans la rampe commune 24. Si la réponse est positive, cela signifie qu'il y a eu une variation négative de la pression de consigne et il faut diminuer la pression Preei dans la conduite collectrice de carburant 24, si bien qu'en plus de la commande de la soupape de régulation de débit 22 on ouvre au moins partiellement une soupape de régulation de pression 38 reliée hydrauliquement à la rampe commune 26. Le carburant peut ainsi retourner de la rampe commune 24 par la conduite de retour 40 dans le réservoir à carburant 14 (voir figure 1). Cette évacuation de carburant de la rampe commune 24 diminue la pression dans la rampe commune 24 plus rapidement que si l'on commandait seulement la soupape de commande de débit 22. La commande de la soupape de régulation de pression 38 se fait dans le bloc 50 de la figure 2. La soupape de régulation de pression 38 n'est pas régulée mais la précommande dépendant du champ de caractéristiques peut l'ouvrir totalement ou partiellement. Cela ne sollicite pas de façon significative l'appareil de commande 36. Selon une autre interrogation 52 on vérifie si la pression Preei dans la rampe commune 24 atteint la valeur de consigne Pcons. Si la valeur de consigne Pcons n'est pas encore atteinte, la précommande de la soupape de commande de pression 38 reste conservée. Dès que la pression de consigne Pcons dans la rampe commune 24 est atteinte, cela ter- mine la précommande de la soupape de régulation de pression 38 qui se referme. Le procédé selon l'invention se termine ainsi. Le gradient négatif de pression, supplémentaire produit par l'ouverture de la soupape de régulation de pression 38 dans la rampe commune de carburant dépend entre autre du degré d'ouverture de la soupape de régulation de pression 38 réalisée habituellement comme sou-pape proportionnelle. C'est ainsi que pour atteindre un gradient de pression très négatif, on ouvre complètement la soupape de régulation de pression 38 pour faire revenir une quantité importante de carburant, très rapidement, de la rampe commune 24 dans le réservoir à carburant 14. Si l'on souhaite un gradient de pression négatif de moindre amplitude, on n'ouvre que partiellement la soupape de régulation de pression 38. L'ouverture de la soupape de régulation de pression 38 peut être enregistrée dans un champ de caractéristiques. La figure 3 montre la mise en oeuvre du procédé de 35 l'invention à l'aide de plusieurs diagrammes superposés. En abscisse des diagrammes on a représenté l'axe des temps (t) ; le diagramme en partie supérieure représente par un premier trait 54 la charge du moteur à combustion interne. A un instant Ti, la charge du moteur à combustion interne diminue jusqu'à ce qu'à l'instant T2 on atteint un nouvel état de charge stationnaire pour le moteur à combustion interne. En conséquence, on réduit la quantité de carburant injectée et on commande de manière appropriée la soupape de commande de débit 22. Ce fonctionnement est représenté par une seconde ligne 56 à la figure 3. Du fait de la variation de charge du moteur à combustion interne, on a de façon temporisée également une réduction de la pression de consigne Pcons dans la rampe commune de carburant 24. Cette diminu- tion de pression commence à l'instant T3 et se termine à l'instant T4. Comme seulement par la commande de la soupape de régulation de débit 22 on peut atteindre le gradient de pression requis dans la conduite col- lectrice de carburant dans l'intervalle compris entre les instants T3 et T4, pendant cet intervalle on ouvre partiellement la soupape de commande de pression 38 pour que le carburant puisse sortir de la rampe commune 24 et revenir au réservoir 14. La commande de la soupape de pression 38 est représentée à la figure 3 par une troisième ligne 58. Si l'on souhaite un gradient négatif de pression, plus important, on ouvre encore plus la sou- pape de commande de pression 38. Cela permet de régler pratiquement n'importe quel gradient négatif de pression suivant la pression souhaitée par une précommande appropriée de la soupape de commande de pression 38. En partie inférieure de la figure 3 on a représenté à côté de la pression de consigne Pcons également la pression réelle Preel dans la rampe commune de carburant 24 pour une régulation de pression effectuée selon le procédé de l'invention. La comparaison des pressions Pcons et Preei montre que la pression Preei dans la rampe commune de carburant est très bien asservie sur la pression de consigne Pcons. De plus, aux instants T3 et T4, on ne rencontre pas de choc de pression ou autres variations dynamiques gênantes dans la rampe commune de carburant. REVENDICATIONS 1 ) Procédé de gestion d'un moteur à combustion interne (10) selon lequel on stocke du carburant dans une rampe commune de carburant (24) pour alimenter à partir de là au moins un dispositif d'injection de carburant (26) pour une chambre de combustion (28) associée à ce dispositif d'injection de carburant (26), en régulant la pression (Prampe) dans la rampe commune (24) à l'aide d'une soupape de débit (22) suivant une pression de consigne (P.), caractérisé en ce qu' en cas de diminution de la pression de consigne (P.) on active une pré-commande (50) dans la rampe commune de carburant (24) agissant sur une soupape de commande de pression (38) reliée à la rampe commune de carburant (24). 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la précommande (50) de la soupape de commande de pression (38) se fait en fonction d'un champ de caractéristiques. 3 ) Procédé selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la précommande (50) modifie la position de la soupape de commande de pression (38). 4 ) Programme d'ordinateur, caractérisé en ce qu' il est conçu pour l'exécution du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, et enregistré sur un support de mémoire (42). 5 ) Support de mémoire électrique (42) pour un appareil de commande et/ ou de régulation (36) d'un moteur à combustion interne (10), caractérisé en ce qu' il contient un programme d'ordinateur selon la revendication 4. 6 ) Appareil de commande et/ou de régulation (36) d'un moteur à combustion interne (10), caractérisé en ce qu' il est programmé pour appliquer un procédé selon l'une des revendications 1 à 3. 7 ) Moteur à combustion interne (10), notamment pour équiper un véhi- cule automobile, comportant un appareil de commande et de régulation (36) programmé pour appliquer un procédé selon l'une des revendications 1 à 3.