Brevet FR2860049A1 — publié le 20050325

Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé pour limiter la montée en pression dans un système de carburant à haute pression après l'arrêt du moteur à combustion interne. Etat de la technique Dans les systèmes d'injection de carburant à haute pression on utilise des soupapes ou vannes proportionnelles pour réguler la pression (DSV) ou pour réduire la pression (DAV). Il est également connu d'utiliser des soupapes de commutation pour réduire la pression. Ces soupapes sont commandées par l'appareil de commande du moteur et servent à fournir de manière précise du carburant à haute pression au circuit basse pression. Les soupapes sont habituellement fermées lorsqu'elles sont hors courant car cela représente un avantage du point de vue de la consommation de courant et du rapport de régulation. Lorsqu'on arrête le moteur il faut maintenir la pression dans le circuit haute pression soit pour avoir un meilleur comportement de démarrage à chaud ou encore on diminue la pression au niveau de la pression dans le circuit basse pression. L'abaissement au niveau de pression dans le circuit basse pression se fait si possible pour assister l'étanchéité des injecteurs à haute pression pour diminuer les pertes par vaporisation (SHED) et aussi pour des raisons de sécurité car on doit avoir une quantité de carburant relativement importante sous une pression élevée. On peut certes commander encore de manière active une soupape fermée, en l'absence de courant lorsqu'on arrête le moteur pour régler la pression souhaitée ou pour détendre le système à haute pression mais en phase d'arrêt, ou plus tard à la fin de la marche de traîne régulière de l'appareil de commande, la soupape ou injecteur est ferniée. Suivant l'étanchéité des composants du système à haute pres- Sion, on peut arriver à des effets de chauffage postérieur et ainsi à la dilatation qui en résulte du carburant en phase d'arrêt produisant une montée en pression gênante dans le système à haute pression. But de l'invention La présente invention a pour but d'éviter ou de réduire une montée en pression non voulue en particulier par chauffage posté-rieur pendant la phase d'arrêt. Exposé et avantages de l'invention A cet effet l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'après l'arrêt du moteur à combustion interne on mesure le gradient de pression dans le système de carburant à haute pression et à partir du gradient de pression on détermine la lo marche de traîne de l'appareil de commande et en fonction du gradient de pression on peut commander une soupape de réduction de pression, cette soupape de réduction de pression pouvant être ouverte et fermée par la commande. Le gradient de pression est l'augmentation de pression en fonction du temps entre deux ou plusieurs instants de mesure. La marche de traîne de l'appareil de commande est la période après l'arrêt du moteur pendant laquelle le ou les appareils de commande conservent au moins une partie de leur fonctionnalité, c'est-à-dire ne sont pas complètement hors service. Si le gradient de pression est trop élevé, on commande une soupape du circuit haute pression pour réaliser une communication entre le circuit haute pression et le circuit basse pression et évacuer une quantité appropriée de carburant sous pression. Le cas échéant on prolonge la marche de traîne régulière de l'appareil de commande jusqu'à ce qu'il n'y a plus de montée en pression significa- tive ou qu'une telle montée n'est plus prévisible et que l'effet de chauffage postérieur est atténué. Cela permet d'éviter une augmentation gênante de la pression dans le système de carburant à haute pression pendant la phase d'arrêt sans renoncer aux avantages d'une vanne ou soupape fermée lorsqu'elle est coupée du courant (vanne DSV / DAV). Selon un développement du procédé de l'invention, pour commander la soupape de réduction de pression on utilise en plus la température du moteur et/ou la température de l'air comburant. Les valeurs mesurées de ces paramètres interviennent dans le calcul de la marche de traîne requise. Selon un autre développement du procédé de l'invention, on détermine le gradient de pression et/ou la marche de traîne de l'appareil de commande une seule fois au début de la marche de traîne de l'appareil de commande. De même on peut déterminer de façon cy- clique le gradient de pression et/ou la marche de traîne de l'appareil de commande. L'expression cyclique signifie que l'on détel mine de manière répétée le gradient de pression, la marche de traîne de l'appareil de commande et l'éventuelle commande de la soupape de décharge jusqu'à atteindre une condition de sortie de boucle ou une durée maximale pré- déterminée. Les cycles peuvent être parcourus avec un temps de répétition constant, c'est-à-dire le temps compris entre le début de deux cycles ou encore des temps de répétition variables qui dépendent par exemple des gradients de pression mesurés. Selon un autre développement du procédé de l'invention notamment dans le cas d'une soupape proportionnelle, on ouvre et on ferme la soupape de réduction de pression selon un rapport de travail fixe prédéfini. L'expression rapport de travail signifie la partie haute du signal de tension à modulation de largeur d'impulsion (cycle de travail). Selon un autre développement du procédé de l'invention, on ouvre et on ferme la soupape de réduction de pression (soupape de décharge) suivant la pression actuelle en la comparant à un seuil pour l'intervalle de commande. Le seuil peut être prédéfini de manière fixe ou dépendre d'autres paramètres de fonctionnement par exemple la tempé- rature ambiante, la température du moteur ou la température de l'air aspiré. Selon un autre développement du procédé de l'invention, on commande en permanence la soupape de réduction de pression après contrôle du gradient de pression pendant la marche de traîne de l'appareil de commande. En variante on peut commander la soupape de réduction de pression après contrôle du gradient de pression, de manière cyclique pendant la marche de traîne de l'appareil de commande. Selon un autre développement du procédé de l'invention, on commande la soupape de réduction de pression de façon qu'il s'établisse une pression de consigne dans le système de carburant à haute pression, pression de consigne qui correspond sensiblement à la pression amont c'est-à-dire la pression d'alimentation fournie par la pompe d'injection. En variante la pression de consigne peut correspondre sensiblement à une pression de maintien prédéfinie. Dessins La présente invention sera décrite ci-après à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins annexés dans les-quels: - la figure 1 est un schéma d'un système d'injection d'un moteur à 10 combustion interne; la figure 2 montre un ordinogramme du contrôle cyclique des gradients de pression lorsque l'injecteur est fermé et le cas échéant pour prolonger la marche de traîne de l'appareil de commande; la figure 3 montre un ordinogramme du contrôle unique du gradient de pression lorsque l'injecteur est fermé et que l'on a un éventuel unique prolongement de la marche de traîne de l'appareil de commande. Description de modes de réalisation La figure 1 montre un schéma d'un système d'injection d'un moteur à combustion interne. Une rampe commune ou rampe à haute pression 1 comprend deux premières parties de conduite 2A, 2B, deux secondes parties de conduite 3A, 3B et une troisième partie de conduite 4 ainsi que des injecteurs ou soupape d'injection à commande électrique 5. Dans le présent exemple, on suppose deux rangées de cy- lindre alimentées chacune par sa propre partie de conduite 2A, 2B mais selon la motorisation et la configuration on peut également avoir un nombre quelconque de conduites d'alimentation. Un distributeur à haute pression 6 relie la troisième partie de conduite 4 aux secondes parties de conduite 3A, 3B. Une pompe à haute pression 13 est reliée du côté de la haute pression par une soupape anti-retour 7 à la troisième partie de conduite 4. L'alimentation de la pompe à haute pression 13 du côté basse pression est reliée le cas échéant en travers des filtres ou des moyens analogues au réservoir de carburant 9. Une soupape de réduction de pression 11 à commande électrique est reliée par une con- duite basse pression 10 à l'alimentation 8 de la pompe à haute pression 6. Un retour 14 à commande magnétique sert à réguler le débit de la pompe à haute pression 6. Après arrêt du moteur, lorsque la soupape de réduction de pression 11 est fermée, on mesure la pression dans la rampe à haute pression 1 à l'aide du capteur à haute pression 12 équipant le système et on exploite le gradient de la pression. Le gradient de pression ainsi obtenu est un indice de l'effet de chauffage postérieur prévisible et de la montée correspondante de la pression en phase d'arrêt. En fonction des gradients mesurés, on demande un allongement de la marche de traîne de l'appareil de commande pour pouvoir continuer le cas échéant à commander la soupape de réduction de pression 11. Tous les composants à commande électrique sont commandés par un appareil de commande non représenté. L'appareil de commande peut être par exemple un micro-ordinateur programmable qui commande par exemple les injecteurs 5 ainsi que toutes les soupapes de régulation de pression du système d'injection représenté à la figure 1 selon l'état de fonctionnement du moteur. En plus ou en variante, on peut également exploiter des gradients de la température du moteur et de la température de l'air as- piré après arrêt du moteur. A la requête de la marche de traîne de l'appareil de commande, on peut avoir les alternatives suivantes: 1. Contrôle cyclique des gradients de pression lorsque la soupape de réduction de pression 11 est fermée et le cas échéant un allonge- ment pas à pas de la marche de traîne de l'appareil de commande (voir figure 2). 2. On détermine une fois la durée de la marche de traîne de l'appareil de commande, requise en fonction du gradient de pression obtenu au début de la phase d'arrêt (voir figure 3). Du fait que l'appareil de commande consomme du cou- rant et qu'il en est de même de la soupape de diminution de pression 11, il faut limiter le temps maximum de marche de traîne. Dans des conditions extrêmes on atteint les températures maximales dans le système de carburant au plus tard après environ 20 à 30 minutes suivant l'arrêt du moteur. Cet effet de poursuite est alors pour l'essentiel atténué et il n'y a plus d'autre montée en pression. A l'aide de la figure 2 on décrira un exemple de réalisation du procédé de l'invention. Après arrêt du moteur, dans l'étape 20, on démarre le procédé ; tout d'abord dans l'étape 21 on ouvre la sou-pape de diminution de pression 11 dans la poursuite régulière de l'appareil de commande pour une application avec l'ouverture de la réduction de haute pression pour détendre le système à haute pression au niveau de la pression amont. La soupape de réduction de pression 11 reste ouverte un certain temps au plus juste avant la fin de la marche de traîne régulière de l'appareil de commande. Ensuite on ferme de nouveau la soupape de réduction de pression 11 et on exploite la pression de la rampe. Pour l'application avec la haute pression la soupape est fermée lorsqu'on arrête le moteur pour maintenir la haute pression dans le système de carburant à haute pression. Le procédé représenté à la figure 2 est applicable à la fois pour la stratégie consistant à mainte- nir la haute pression et aussi pour celle consistant à diminuer la haute pression et il décrit le contrôle cyclique du gradient de haute pression ainsi que l'allongement cyclique de la marche de traîne de l'appareil de commande. Dans l'étape 23 on détermine si la soupape de réduction de pression 11 est fermée. Si cela n'est pas le cas, on ferme la soupape de réduction de pression 11 dans l'étape 24. Dans l'étape 25, on détermine si le gradient de pression dans la rampe à haute pression 1 dé-passe un seuil prédéterminé. Le gradient de pression est la dérivé en fonction du temps de la pression. Si cela n'est pas le cas, on termine le procédé par l'étape 26. Si le gradient de pression dépasse un seuil don-né, on demande dans l'étape 25 une marche de traîne pour l'appareil de commande qui peut correspondre soit à une durée constante soit une durée plus ou moins longue en fonction du gradient de pression obtenu. Dans l'étape 28 suivante on commande la soupape selon les stratégies de commande a, ... e, décrites ci-après pour retenir la haute pression ou selon les étapes f, . i, pour réduire la haute pression à la pression amont, et cela jusque peu avant la fin de la marche de traîne de l'appareil de commande. On parcourt les étapes 23-28 en boucle jus-qu'à ce que le gradient de pression constaté dans l'étape 25 passe en dessous du seuil prédéterminé...DTD: Une variante du procédé décrit ci-dessus sera expliquée à l'aide de la figure 3. A la différence du procédé de la figure 2 il n'y a ici aucun contrôle cyclique du gradient de pression mais un contrôle uni-que au début de la marche de traîne régulière de l'appareil de cour- s mande avec également une vérification unique juste après l'arrêt du moteur. Ce contrôle unique permet de déterminer la marche de traîne nécessaire pour l'appareil de commande. C'est pourquoi on ne parcourt pas les étapes 23, 24, 25, 27, 28 suivant une boucle dans laquelle le dépassement vers le bas du gradient de pression serait une condition d'arrêt (étape 25) mais on ne parcourt ce chemin qu'une seul fois. Si à cause de l'effet de chauffage postérieur il faut commander la soupape de réduction de pression 11 dans la marche de traîne, on peut envisager les stratégies de commande suivantes: 1. Stratégie pour l'application avec réduction de la haute pression (conservation de la pression amont) a. Une commande permanente avec un rapport de travail prédéterminé ; ce rapport de travail prédéterminé doit garantir l'ouverture de la soupape de réduction de pression 11 mais en même temps ce rapport doit être choisi aussi petit que possi- ble pour que le courant électrique consommé reste à un ni-veau faible. b. Une commande avec un rapport de travail fixe prédéterminé et des intervalles de commande en fonction de la pression actuelle. La pression actuelle est comparée alors à des valeurs de seuil. Dans ce cas il faut que le rapport de travail garantisse la sécurité de l'ouverture de la soupape de réduction de pression 11 mais en même temps le courant consommé doit toujours être aussi réduit que possible. L'intervalle de commande peut être prédéterminé de manière fixe ou être choisi en fonction des gradients de pression mesurés. c. Commande cyclique avec un rapport de travail fixe prédéterminé et un intervalle de commande; pour le rapport de travail à intervalle de commande, on applique les critères présentés ci-dessus. d. Activation de la régulation de la pression de consigne égale à la pression amont en fonction de la pression actuellement mesurée. La pression actuellement mesurée est comparée à des seuils. e. On peut avoir une régulation continue sur la pression de con- signe égale à la pression amont. 2. Stratégie pour une application consistant à conserver la haute pression (pression de consigne) f. Activation de la régulation sur la pression de consigne fixée égale à la pression de maintien en fonction de la pression actuelle mesurée. Il s'ensuit une comparaison de la pression actuellement mesurée avec des seuils. g. Activation cyclique de la régulation pour que la pression de maintien soit égale à la pression de consigne. h. Régulation permanente pour que la pression de maintien soit égale à la pression de consigne. i. Commande avec un rapport de travail fixe prédéterminé et un intervalle de commande en fonction de la pression actuelle par la comparaison avec des seuils. 2860049 9 REVENDICATIONS 1 ) Procédé pour limiter la montée en pression dans un système de carburant à haute pression après l'arrêt du moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu' après l'arrêt du moteur à combustion interne on mesure le gradient de pression dans le système de carburant à haute pression et à partir du gradient de pression on détermine la marche de traîne de l'appareil de commande et en fonction du gradient de pression on peut commander une soupape de réduction de pression (11), cette soupape de réduction de pression (1 1) pouvant être ouverte et fermée par la commande. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour déterminer la marche de traîne de l'appareil de commande et/ou pour commander la soupape de réduction de pression, on utilise en outre la température du moteur et/ou la température de l'air comburant. 3 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détermine le gradient de pression et/ou la marche de traîne de l'appareil de commande une fois au début de la marche de traîne de l'appareil de commande. 4 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détermine le gradient de pression et/ou la marche de traîne de l'appareil de commande en procédant de manière cyclique. 5 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on commande la soupape de réduction de pression selon un rapport de travail fixe prédéfini. 6 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on commande la soupape de réduction de pression en fonction de la pression actuelle par comparaison avec un seuil pour l'ouvrir pendant l'intervalle de commande puis la refermer de nouveau. 7 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' après contrôle des gradients de pression, on commande la soupape de décharge en permanence pendant la marche de traîne de l'appareil de 10 commande. 8 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' après contrôle du gradient de pression on commande la soupape de dé-15 charge, de manière cyclique pendant la marche de traîne de l'appareil de commande. 9 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on commande la soupape de décharge pour régler une pression de con-signe dans le système de carburant à haute pression. 10 ) Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la pression de consigne correspond sensiblement à la pression amont ou à la pression de maintien.