Brevet FR2886350A1 — publié le 20061201

Procédé d'amortissement d'ondes de pression et dispositif d'injection. La présente invention concerne l'amortissement des ondes hydrauliques dans une ligne hydraulique dans un dispositif d'injection à rampe commune, notamment pour moteur de véhicule automobile. Dans les systèmes d'injection à rampe commune (Diesel, essence ou tout autre carburant), chaque injection engendre, dans le circuit de carburant à haute pression, des ondes hydrauliques responsables d'interactions entre les injections. Ces interactions se traduisent par une mauvaise maîtrise de la quantité de carburant introduite dans le cylindre du moteur, rendant ainsi très difficile la mise au point des moteurs pendant les phases de développement, et engendrant des évolutions de leur comportement au cours de la durée de vie du moteur. Ce problème est de plus en plus critique avec l'apparition des injections multiples autorisées par les nouveaux systèmes d'injection et consistant à découper une injection en plusieurs injections plus petites au cours d'un même temps moteur sur un cylindre donné. Dans les systèmes d'injection actuels à rampe commune, le débit de carburant injecté est fonction de la durée de pilotage de l'injecteur et de la pression dans le circuit hydraulique à haute pression. Une cartographie implantée dans le calculateur permet de calculer la durée de pilotage de l'injecteur sur la base du débit demandé et de la pression appliquée qui peut être mesurée au moyen d'un capteur de pression disposé sur la rampe commune. Par exemple, deux injections consécutives sont possibles. L'interaction entre les deux injections peut être corrigée au moyen d'une deuxième cartographie ou au moyen d'un algorithme de correction. Le document EP-A-1 217 202 décrit un procédé d'amortissement des ondes de pression dans une ligne hydraulique, par utilisation d'une restriction fonctionnant en écoulement à couche mince et créant une dissipation dans la ligne. Toutefois, une telle dissipation tend à amoindrir les performances du moteur. Le document EP-A-1 403 510 décrit un système d'injection de carburant haute pression, comportant un moyen d'atténuation des ondes hydrauliques par des éléments résistifs et des éléments capacitifs placés respectivement à des endroits qui correspondent à un ventre d'une onde stationnaire de vitesse et à un ventre d'un onde stationnaire de pression pour atténuer les ondes hydrauliques dont la fréquence correspond à la fréquence propre la plus basse et à une fréquence propre juste supérieure à la fréquence propre la plus basse. En outre, il est prévu que le contrôleur moteur modifie la durée d'ouverture de la vanne électro-hydraulique pour compenser la variation de pression. Un tel système présente une grande complexité tout en réduisant les performances du moteur et en augmentant la charge de travail du contrôleur du moteur, ce qui s'avère onéreux. Ce système est très difficile à mettre au point et à étalonner. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients évoqués cidessus. La présente invention propose un amortissement des ondes de pression économique, facile à mettre en oeuvre. Le procédé d'amortissement des ondes de pression dans une rampe commune d'injection pour moteur à combustion interne comprend l'amortissement des ondes, dont la fréquence correspond à une fréquence de résonance de rang supérieur ou égal à deux, la 2886350 3 fréquence de résonance de rang deux étant la fréquence propre juste supérieure à la fréquence propre la plus basse, et la correction des ondes dont la fréquence correspond à une fréquence de résonance de rang un. L'amortissement peut être effectué par des moyens relativement simples et générant peu de perte de charge, en conséquence ayant peu d'effet nuisible sur les performances du moteur. Dans un mode de réalisation de l'invention, on amortit les ondes dont la fréquence correspond à une fréquence de résonance de rang supérieur ou égal à trois. Dans un autre mode de réalisation, on amortit les ondes dont la fréquence correspond à une fréquence de résonance de rang deux et trois. Dans un mode de réalisation, on amortit les ventres de débit des modes de résonance de fréquence élevée. Le dispositif de rampe commune d'injection pour moteur à combustion interne comprend un moyen d'amortissement d'ondes de pression, dont la fréquence correspond à une fréquence de résonance de rang supérieur ou égal à deux, la fréquence de résonance de rang deux étant la fréquence propre juste supérieure à la fréquence propre la plus basse, et un moyen de correction des ondes dont la fréquence correspond à une fréquence de résonance de rang un. Avantageusement, le moyen d'amortissement comprend un gicleur. Le gicleur est dimensionné pour amortir les ondes de fréquence élevée dont la faible amplitude et la fréquence élevée (effet de "filtre passe-bas") rendent l'amortissement plus facile. Le gicleur peut donc être dimensionné avec une perte de charge faible, en tout état de cause considérablement plus faible qu'un gicleur dimensionné pour amortir les ondes de pression dont la fréquence correspond à la fréquence propre la plus basse. Dans un mode de réalisation, le moyen d'amortissement est disposé à un endroit correspondant à un ventre de débit d'au moins un mode acoustique particulier. Dans un mode de réalisation, le moyen d'amortissement comprend une pluralité d'amortisseurs. On peut ainsi amortir les ondes de fréquence élevée qui présentent en général une amplitude relativement faible par des moyens tels que des gicleurs, ou encore des moyens résistifs ou capacitifs qui n'occasionnent que de faibles pertes de charge lorsque l'amplitude de l'onde à amortir est faible. Les ondes de fréquence basse sont être traitées par d'autres moyens, tels que des moyens logiciels. La mise au point du moteur et l'étalonnage d'algorithmes logiciels permettant de corriger l'impact des ondes de pression est relativement aisée pour l'amortissement des ondes de fréquence basse. On peut ainsi utiliser un calculateur moins puissant, ce qui s'avère économique. Dans un mode de réalisation, le dispositif comprend en outre un moyen de correction des ondes de pression dont la fréquence correspond à une fréquence de résonance de rang inférieur ou égal à deux. Le moyen de correction peut corriger les ondes de pression dont la fréquence correspond à une fréquence de résonance de rang strictement inférieur à deux. Une telle disposition est particulièrement avantageuse, en ce sens que la correction par des moyens logiciels, par exemple appartenant au calculateur du moteur, des ondes de basse fréquence, peut être mise au point et étalonnée de façon économique et que l'amortissement des ondes de fréquence élevée peut être effectué avec de faibles pertes de charge par des moyens d'amortissement, tels que des gicleurs, en raison du fait que plus la fréquence de l'onde est élevée, plus l'amortissement de ladite onde est facile. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par la figure unique annexée, qui est une vue schématique d'un système d'injection à rampe commune. Comme on peut le voir sur la figure, le système d'injection comprend une pompe à haute pression 1 prélevant du carburant dans un réservoir 2 par une conduite basse pression 3, une rampe commune 4 alimentée par la pompe 1 par l'intermédiaire d'une canalisation d'entrée 5 à haute pression, une pluralité d'injecteurs 6, à titre d'exemple au nombre de quatre dans le mode de réalisation représenté, reliés chacun à la rampe commune par une canalisation d'injection 7 à haute pression, la sortie des injecteurs 6 débouchant dans les cylindres d'un moteur à combustion interne. Les gicleurs 8 sont disposés entre la rampe commune 4 et les injecteurs 6. Il est nécessaire qu'il y ait autant de gicleurs pour chaque injecteur, dans l'exemple illustré un gicleur 8 par injecteur 6. En outre, un contrôleur moteur 10 pourvu de moyens de traitement d'informations, tels qu'une unité de calcul, des mémoires vive et morte, un bus de données et des interfaces pour communiquer avec d'autres éléments non représentés, ainsi que des logiciels de génération d'ordres de commande des injecteurs 6. La liaison entre le contrôleur moteur 10 et les injecteurs 6 est assurée par des fils 11. Les gicleurs 8 sont disposés entre la rampe commune 4 et chaque injecteur 6, ou entre la rampe 4 et la pompe 1, en des endroits particuliers, notamment choisis pour correspondre à des ventres d'ondes hydrauliques, notamment de débit, correspondant à une fréquence de résonance de rang supérieur ou égal à deux. La fréquence de résonance de rang deux étant la fréquence propre juste supérieure à la fréquence propre la plus basse. Les gicleurs 8 constituent ainsi des moyens amortisseurs des ondes de pression dans le système de pression. Les gicleurs 8 comprennent des restrictions de section au moyen de pièces fixes. En fonctionnement, la pompe haute pression 1 prélève du carburant dans le réservoir 2 et l'envoie dans la rampe commune 4. La pression dans la rampe commune 4 peut alors être comprise classiquement entre 200 et 2000 bars. Les injecteurs 6 commandés par le contrôleur moteur 10 s'ouvrent et se ferment pour laisser passer du carburant pendant de brefs intervalles de temps, en réalisant une ou plusieurs injections pendant une phase moteur de chaque cylindre du moteur. Le dispositif de rampe commune d'injection est particulièrement bien adapté pour réaliser une pluralité d'injections par temps moteur, par exemple deux, et préférablement trois ou quatre injections de brève durée. Un nombre élevé d'injections de brève durée nécessite de nombreuses ouvertures et fermetures des injecteurs 6, qui génèrent de nombreuses ondes de pression dans les canalisations, notamment les canalisations d'injection 7, la canalisation d'entrée 5 et la rampe commune 4. Les refoulements de la pompe 1 génèrent également des ondes de pression dans le circuit haute pression. Les gicleurs 8 sont disposés et conçus pour amortir les ondes hydrauliques de fréquence élevée, notamment les ondes de pression, de rang supérieur ou égal à deux, ou supérieur ou égal à trois. Alternativement, les gicleurs sont prévus pour amortir les ondes de pression de rang deux et trois seulement ou de rang trois seulement, les ondes de pression de rang quatre et plus étant alors considérées comme ayant une amplitude négligeable. En effet, la demanderesse s'est aperçue que la mise au point d'un contrôleur moteur pourvu de moyens logiciels capables de modifier les ordres de commande des injecteurs 6 pour corriger les ondes hydrauliques, étant de première part compliquée et coûteuse en termes de ressources logicielles et de calculs, de deuxième part susceptible de dégrader les performances du moteur, et de troisième part très difficile à mettre au point et susceptible de dérives au cours de la durée de vie du moteur. Toutefois, la demanderesse, ayant mené de nombreuses recherches et expérimentations, s'est aperçue qu'il était possible de prévoir un contrôleur moteur 10 équipé de moyens logiciels capables de modifier les ordres de commande des injecteurs 6 dans le but de corriger les ondes de pression de fréquence faible, par exemple de fréquence voisine de la fréquence propre la plus basse, et éventuellement en plus des ondes dont la fréquence correspond à la fréquence propre juste supérieure à la fréquence propre la plus basse, et ce tout en conservant une fiabilité élevée et un contrôleur moteur de complexité et de coût raisonnables. La demanderesse s'est également rendue compte que la mise en oeuvre de moyens d'amortissement des ondes de pression, tels que des gicleurs, des éléments résistifs ou des éléments capacitifs, créait des pertes de charge susceptibles de nuire aux performances du moteur, mais qu'il était possible d'amortir de façon efficace les ondes de fréquence élevée dont l'amplitude est en général faible par des moyens, notamment des gicleurs de diamètre relativement élevé. Il est donc particulièrement avantageux d'équiper le circuit d'injection de gicleurs d'amortissement des ondes de fréquence élevée et de pourvoir le contrôleur moteur 10 de moyens logiciels de correction des ondes hydrauliques de fréquence faible, par exemple d'environ 1 kHz. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure, les gicleurs 8 sont disposés sur la rampe commune 4. Toutefois, cette disposition n'est pas limitative et les gicleurs peuvent être disposés sur les canalisations d'injection 7 et/ou sur la canalisation d'entrée 5, aux emplacements permettant un bon amortissement des ondes hydrauliques. Bien entendu, un tel dispositif de rampe commune d'injection s'applique à différents carburants, tels que le gasoil, l'essence ou autres, et à différents types de moteurs, notamment quatre cylindres, V8 avec deux bancs de quatre injecteurs, V6 avec deux bancs de trois injecteurs ou autres. Il peut s'avérer intéressant de disposer les gicleurs sur les canalisations d'injection 7, pour réduire la transmission des ondes hydrauliques vers la rampe commune 4. Au contraire, dans d'autres applications, il est intéressant de disposer les gicleurs 8 sur la rampe commune 4 pour profiter de l'amortissement des ondes de pression de fréquence élevée offert par les pertes de charge dans la canalisation d'injection 7, notamment les ondes de fréquence supérieure à 2 kHz. REVENDICATIONS 1-Procédé d'amortissement des ondes de pression dans une rampe commune d'injection (4) pour moteur à combustion interne, dans lequel on amortit les ondes dont la fréquence correspond à une fréquence de résonance de rang supérieur ou égal à deux, la fréquence de résonance de rang deux étant la fréquence propre juste supérieure à la fréquence propre la plus basse, et on corrige les ondes dont la fréquence correspond à une fréquence de résonance de rang un. 2-Procédé selon la revendication 1, dans lequel on amortit les ondes dont la fréquence correspond à une fréquence de résonance de rang supérieur ou égal à trois. 3-Procédé selon la revendication 1, dans lequel on amortit les ondes dont la fréquence correspond à une fréquence de résonance de rang deux et trois. 4-Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on corrige les ondes dont la fréquence correspond à une fréquence de résonance de rang inférieur ou égal à deux. 5-Procédé selon la revendication 4, dans lequel on corrige seulement les ondes dont la fréquence correspond à une fréquence de résonance de rang un. 6-Dispositif d'injection pour moteur à combustion interne, caractérisé par le fait qu'il comprend une rampe commune d'injection (4) et un moyen d'amortissement d'ondes de pression dont la fréquence correspond à une fréquence de résonance de rang supérieur ou égal à deux, la fréquence de résonance de rang deux étant la fréquence propre juste supérieure à la fréquence propre la plus basse, et un moyen de correction des ondes dont la fréquence correspond à une fréquence de résonance de rang un. 7-Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le moyen d'amortissement comprend un gicleur (8). 8-Dispositif selon la revendication 6 ou 7, caractérisé par le fait que le moyen d'amortissement comprend une pluralité d'amortisseurs. 9-Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé par le fait qu'il comprend un contrôleur moteur (10) et des injecteurs (6) commandés par le contrôleur moteur, le contrôleur moteur étant pourvu de moyens de correction des ondes de pression dont la fréquence correspond à une fréquence de résonance de rang inférieur ou égal à deux. 10-Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait que le contrôleur moteur est pourvu de moyens de correction des ondes de pression dont la fréquence correspond à une fréquence de résonance de rang un.