Brevet FR2907852A1 — publié le 20080502

L'invention concerne un procédé de recalage d'un injecteur d'un moteur à combustion interne. Un domaine d'application de l'invention est les véhicules automobiles, à injection directe ou indirecte de carburant dans les cylindres, 5 et notamment, mais non exclusivement, les véhicules Diesel. Afin de limiter les émissions polluantes par les gaz d'échappement, on cherche à bien maîtriser le pilotage de la combustion dans le moteur. A, cet égard, les normes européennes antipollution sont de plus en plus sévères pour les moteurs Diesel. 10 De nombreuses stratégies de contrôle du moteur, implantées dans un calculateur embarqué, visent à piloter cette combustion via l'injection de carburant. Bien entendu, cette injection est tributaire de la qualité des actionneurs utilisés pour réaliser celle-ci. 15 Ainsi, la dispersion de fabrication des injecteurs et leur dérive au cours du temps posent problème. II s'ensuit de grandes disparités d'un moteur à l'autre et d'un cylindre à l'autre dans un même moteur, aussi bien en terme de pollution que de performance. 20 Les performances globales du moteur sont également dégradées par les trop grandes marges de réglages lors de sa mise au point. Le document FR-A-2 879 289 décrit un procédé de test du fonctionnement d'un moteur, visant à résoudre le problème consistant à permettre de distinguer l'effet de chaque injecteur, de manière à pouvoir 25 compenser la dispersion propre à chaque injecteur et rapprocher chaque injecteur des valeurs moyennes des différentes variables mesurées par des capteurs placés sur le moteur. Selon ce procédé de test connu, une variable de fonctionnement du moteur est mesurée au moyen d'un capteur permettant d'atteindre une valeur moyennée de la variable pour les 2907852 2 injecteurs. La même consigne de débit de carburant est fournie à chaque injecteur, les injecteurs étant tous dans le même état initial d'activation ou de désactivation au début du test. Lors du test, l'état de chaque injecteur est successivement et sélectivement changé. Selon ce document, il est ainsi possible de corriger sélectivement l'erreur induite par chacun des injecteurs présents sur le moteur. Ce procédé connu présente l'inconvénient de devoir activer ou désactiver successivement chaque injecteur selon un mode spécifique, différent du mode de fonctionnement habituel d'alimentation du moteur. 1 o Le document US-A-5 560 339 décrit quant à lui un système de contrôle d'injection, dans lequel une quantité finale d'injection de carburant par les injecteurs est calculée en corrigeant une quantité d'injection de base, ayant été déterminée à partir d'une mesure de la quantité d'air d'admission et de la vitesse du moteur. Ce contrôle de l'injection traite 15 seulement la suppression des mouvements de hoquet du moteur au ralenti. L'invention vise à obtenir un procédé de recalage d'injection, remédiant aux inconvénients précités et permettant de corriger d'une manière plus précise les commandes d'injection, afin de remédier aux problèmes de dispersion et de dérive dans le temps et d'obtenir de 20 meilleures performances du moteur. A cet effet, un premier objet de l'invention est un procédé de recalage d'injecteurs d'un moteur à combustion interne polycylindrique, les injecteurs ayant respectivement des motifs de commande d'injection sur chaque cycle thermodynamique des cylindres, 25 caractérisé en ce que il est prévu au moins un capteur de pression dans la chambre de combustion de plusieurs ou tous les cylindres du moteur, les cylindres sur lesquels sont prévus les capteurs de pression étant appelés cylindres associés, 30 pour chaque cylindre associé, un bruit de combustion est calculé d'une manière prescrite à partir des mesures de pression du capteur de ce cylindre associé, 2907852 3 les motifs de commande d'injection des injecteurs des cylindres associés sont recalés entre eux pour abaisser l'écart entre les bruits de combustion des cylindres associés. Suivant d'autres caractéristiques de l'invention, 5 -le recalage des motifs de commande d'injection est déterminé par une correction appliquée sur l'écart entre ce bruit de combustion du cylindre associé et un bruit de combustion de référence prédéterminé, identique pour les cylindres associés ; - le bruit de combustion de référence est le minimum des bruits de io combustion des cylindres associés ; - ou le bruit de combustion de référence est une valeur prescrite ; - ou le bruit de combustion de référence est une valeur prescrite en fonction d'une cartographie du moteur ; - la correction est proportionnelle à l'écart entre le bruit de 15 combustion du cylindre associé et le bruit de combustion de référence ; - l'écart entre les bruits de combustion des cylindres associés est considéré en valeur moyenne sur plusieurs cycles thermodynamiques consécutifs ; - le bruit de combustion Bru du cylindre associé est calculé par la 20 formule suivante : 1 N 2 T Pcylj (i) • AT où j est l'indice du cylindre associé, Pcyli(i) est la pression mesurée par le capteur de pression dans la chambre de combustion du cylindre associé, 25 T est le temps de mesure de la pression, K est une grandeur prédéterminée, G est un gainprédéterminé, N est le nombre d'échantillons i de la pression mesurée, observés pendant le temps T de mesure, 30 AT est le pas d'échantillonnage de pression ; Br. =K+G•1og,o 2907852 4 - le temps T de mesure est défini par le fait que la pression mesurée est supérieure ou égale à un seuil prescrit de pression. Un deuxième objet de l'invention est un véhicule automobile comportant un moteur à combustion interne polycylindrique, muni 5 d'injecteurs de carburant aptes à être pilotés par une unité de commande embarquée, caractérisé en ce qu'au moins un capteur de pression est prévu dans la chambre de combustion de plusieurs ou tous les cylindres du moteur, l'unité de commande comportant des moyens pour la mise en oeuvre du procédé de recalage des injecteurs tel que décrit ci-dessus. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 représente schématiquement en coupe un cylindre de moteur, sur lequel sont mis en oeuvre le procédé et le dispositif de recalage 15 suivant l'invention, - la figure 2 est un schéma montrant la boucle de régulation utilisée dans le procédé et le dispositif de recalage suivant l'invention, et - la figure 3 est un organigramme des étapes exécutées dans le procédé de recalage suivant l'invention, dans un mode de mise oeuvre. 20 L'invention est applicable à tout type de moteur à combustion interne, et en particulier aussi bien aux moteurs Diesel qu'aux moteurs à essence. A la figure 1, un moteur 1 à combustion interne et rotatif, par exemple Diesel, comporte plusieurs cylindres, dont un seul 2 est 25 représenté. De manière connue, le cylindre 2 comporte un piston mobile 3, relié par une bielle 4 à un vilebrequin 5. Le cylindre 2 renferme une chambre 6 de combustion, ayant un dispositif 7 d'admission et un dispositif 8 d'échappement. Un injecteur 9 est prévu pour injecter du carburant dans la chambre 3. Un calculateur embarqué 10 (ou unité de commande du 30 moteur) est relié aux injecteurs 9 pour les piloter chacun par un motif de commande d'injection. 2907852 5 Les motifs de commande d'injection des injecteurs 9 du moteur définissent pour un cycle thermodynamique complet des cylindres 2 du moteur (qui est par exemple composé des quatre temps d'un moteur Diesel) les répartitions de quantité de carburant et les phases d'injection 5 entre les différents injecteurs 9 au cours de ce cycle. Un tel cycle thermodynamique équivaut également à un cycle mécanique de chaque cylindre 2, correspondant à la répétition du mouvement du piston et des dispositifs 7, 8 d'admission et d'échappement. Pour deux injecteurs différents, associés à deux cylindres différents, ces cycles et ces motifs io sont décalés l'un par rapport à l'autre. Pour un moteur à quatre temps et des cylindres et injecteurs identiques, les motifs de commande d'injection sont donc décalés pour avoir un même décalage temporel l'un après l'autre. Toutefois, les dispersions de fabrication des injecteurs et les temps de réponse différents d'un injecteur à l'autre du fait de dérives dans le temps font que les injections, et donc les combustions, réellement effectuées dans les cylindres n'ont plus de décalage temporel identique d'un cylindre au cylindre suivant. Suivant l'invention, la chambre 3 de combustion comporte un capteur 11 de pression. Les données de mesure de pression dans la chambre 3 de combustion sont envoyées par le capteur 11 à une entrée 12 du calculateur 10 via une ligne 13. Dans un mode de réalisation, un capteur 11 de pression est prévu pour chaque cylindre 2. Le calculateur 10 comporte un moyen 101 pour calculer, à partir des données Pcyl de mesure de pression du capteur 11 dans la chambre 3 de combustion du cylindre 2, le bruit Br de combustion du cylindre sur lequel est prévu ce capteur 11, ainsi que cela est représenté à titre d'exemple aux figures 2 et 3. Ce bruit Br de combustion est ensuite comparé à un bruit de référence BrRef prédéterminé. Par exemple, le bruit Br de combustion est envoyé à l'entrée soustractrice 103 d'un additionneur 102, recevant sur son entrée additionneuse 104 le bruit de référence BrRef pour former en sortie 2907852 6 l'écart E = (BrRef û Br) entre le bruit Br de combustion du cylindre 2 et le bruit de référence BrRef. L'écart E entre le bruit Br de combustion du cylindre 2 et le bruit de référence BrRef est envoyé à l'entrée 106 d'un filtre correcteur 105, par 5 exemple proportionnel, servant à recaler le motif COM de commande d'injection de ce cylindre. Ce recalage est déterminé pour diminuer l'écart E du bruit Br de combustion par rapport au bruit de référence BrRef. Le motif COM de commande d'injection, ainsi réglé à la sortie 107 du filtre correcteur 105, est envoyé par le calculateur 10 à une entrée 91 de 10 commande de l'injecteur 9. L'algorithme mis en oeuvre par le calculateur 10 est par exemple celui représenté à la figure 3. Lors d'une première étape El, le calculateur vérifie si des conditions COND prédéterminées de fonctionnement du moteur sont vérifiées. Ces 15 conditions sont par exemple l'entrée du moteur dans une phase prédéterminée de fonctionnement stabilisé, à un régime et une charge donnés. Dans l'affirmative à l'étape El, il est passé à l'étape E2. Dans la négative à l'étape El, celle-ci est reconduite. A l'étape E2, un enregistrement des signaux COM de commande 20 d'injection envoyés aux injecteurs 9 sur m cycles thermodynamiques consécutifs est effectué, m étant un entier naturel supérieur ou égal à un. Puis, à l'étape E3, on mesure sur les m cycles le bruit Br de combustion par l'intermédiaire des capteurs 11 de pression installés sur les cylindres 2. 25 Suivant un mode de réalisation, le bruit de combustion Bru du cylindre 2j associé au cours d'un cycle est calculé par la formule suivante : N 2 B r ) =K+G•logo 1 P c y l i (i) . AT T ,_, où j est l'indice du cylindre associé (par exemple, j va de 1 à 4 pour un moteur à 4 cylindres), 30 Pcyli (i) est la pression mesurée par le capteur 11 de pression dans la chambre 3 de combustion du cylindre 2i, pour l'échantillon i, 2907852 7 T est le temps de mesure de la pression au cours du cycle, K est une constante unique, G est un gain constant et unique, N est le nombre d'échantillons i de pression, observés pendant le temps T, 5 AT est le pas d'échantillonnage du système. Le temps T de mesure de pression est par exemple défini par le fait que la pression mesurée Pcyl est supérieure à un seuil prescrit de pression. A l'étape suivante E4, on fait la moyenne Bru , pour chaque cylindre 2j, du bruit Bru calculé pour les m cycles. 1 o Puis à l'étape E5, on détermine le bruit de référence BrRef. Dans un mode de réalisation, un cylindre est sélectionné comme référence. Le choix du cylindre de référence est fait selon un critère prédéfini sur le bruit dans le calculateur 10. Dans un exemple de réalisation, le cylindre de référence est défini comme ayant la valeur moyenne Bru de bruit de combustion la plus 15 petite. La valeur moyenne Bru du bruit de combustion du cylindre de référence est le bruit de référence BrRef. Ensuite, à l'étape E6, on calcule l'écart ou bruit relatif Ej de chaque cylindre 2j en faisant la différence entre sa valeur moyenne Br. de bruit de combustion et le bruit de référence BrRef. Ce sont les valeurs moyennes de 20 bruit de combustion des cylindres 2j, qui sont comparées au bruit de référence BrRef prédéterminé par l'additionneur 102 pour former l'écart E de bruit de combustion ou bruit relatif à la figure 2. A l'étape suivante E7, cet écart Ej est transformé par le filtre correcteur 105 en motif COM recalé de commande d'injection de l'injecteur 25 9j associé au cylindre 2j, ainsi que cela a été décrit ci-dessus. A cet effet, la boucle de recalage représentée à la figure 2 est prévue pour chaque cylindre. Dans l'exemple de réalisation décrit ci-dessus, on obtient, pour un nombre p de cylindres, p-1 motifs COM de commande d'injection, qui sont recalés par rapport au motif COM de commande d'injection du cylindre de 2907852 8 référence pour engendrer des bruits de combustion plus proches du bruit de référence, et donc réduits en valeur moyenne. A l'étape suivante E8, le motif COM de commande d'injection, ainsi corrigé à l'étape E7, est envoyé en grandeur de consigne à l'entrée 91 de 5 commande de l'injecteur 9 associé. Les motifs COM de commande d'injection des cylindres sont recalés les uns par rapport aux autres, c'est-à-dire poste à poste, de manière à diminuer l'écart E de bruit de combustion entre les cylindres. De ce fait, les séquences réelles d'injections des injecteurs deviennent plus homogènes, 10 avec des décalages temporels réels qui sont plus uniformes d'un cylindre au cylindre suivant. On abaisse ainsi les émissions polluantes. Les vibrations du moteur, sensibles aux déséquilibres de fonctionnement entre les cylindres, en sont également réduites. Le recalage des motifs COM de commande d'injection est mémorisé 15 par le calculateur 10 et sert de nouvelle référence pour la suite de l'utilisation des actionneurs et jusqu'à la prochaine phase de recalage des injecteurs. Dans d'autres modes de réalisations, l'équilibrage des cylindres par le bruit est effectué pour l'ensemble des injecteurs en choisissant comme 20 bruit BrRef de référence une valeur de bruit prédéfinie indépendamment des mesures de pression et calcul de bruit de combustion des cylindres. Par exemple, cette valeur de bruit de référence BrRef est prédéfinie en utilisant une cartographie du moteur. Dans d'autres modes de réalisations, les valeurs de K et de G 25 intervenant dans le calcul du bruit de combustion peuvent être rendues dépendantes de caractéristiques de fonctionnement du moteur, telles que par exemple le régime ou la charge. Dans d'autres modes de réalisations, le procédé de recalage est mis en oeuvre pour une partie des cylindres, appelée cylindres associés. 30 Le procédé de recalage décrit ci-dessus peut être exécuté à période fixe, comme par exemple chaque fois que le véhicule a parcouru une certaine distance depuis le dernier recalage, par exemple tous les 4000 km. REVENDICATIONS 1. Procédé de recalage d'injecteurs d'un moteur à combustion interne polycylindrique, les injecteurs ayant respectivement des motifs de 5 commande d'injection sur chaque cycle thermodynamique des cylindres, caractérisé en ce que il est prévu au moins un capteur (11) de pression dans la chambre (3) de combustion de plusieurs ou tous les cylindres (2) du moteur, les cylindres (2) sur lesquels sont prévus les capteurs (11) de pression étant 10 appelés cylindres (2i) associés, pour chaque cylindre (2i) associé, un bruit (Bru) de combustion est calculé d'une manière prescrite à partir des mesures (Pcyli) de pression du capteur (11) de ce cylindre associé, les motifs (COM) de commande d'injection des injecteurs (9) des 15 cylindres (2) associés sont recalés entre eux pour abaisser l'écart (E) entre les bruits (Bru) de combustion des cylindres (2i) associés. 2. Procédé de recalage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le recalage des motifs (COM) de commande d'injection est déterminé par une correction (105, E7) appliquée sur l'écart entre ce bruit (Br;) de 20 combustion du cylindre associé et un bruit (BrRef) de combustion de référence prédéterminé, identique pour les cylindres associés. 3. Procédé de recalage suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le bruit (BrRef) de combustion de référence est le minimum des bruits (Bru) de combustion des cylindres associés. 25 4. Procédé de recalage suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le bruit (BrRef) de combustion de référence est une valeur prescrite. 5. Procédé de recalage suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le bruit (BrRef) de combustion de référence est une valeur prescrite en fonction d'une cartographie du moteur. 30 6. Procédé de recalage suivant l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la correction est proportionnelle à l'écart (E) 2907852 10 entre le bruit (Bru) de combustion du cylindre associé et le bruit (BrRef) de combustion de référence. 7. Procédé de recalage suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'écart (E) entre les bruits (Bru) de 5 combustion des cylindres (2j) associés est considéré en valeur moyenne sur plusieurs cycles thermodynamiques consécutifs. 8. Procédé de recalage suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bruit de combustion Bru du cylindre (2j) associé est calculé par la formule suivante : N 2 10 Br] =K+G•1og,o 1 PcylJ(i) . AT T ;_, où j est l'indice du cylindre associé, Pcylj(i) est la pression mesurée par le capteur (11) de pression dans la chambre (3) de combustion du cylindre (2j) associé, T est le temps de mesure de la pression, 15 K est une grandeur prédéterminée, G est un gainprédéterminé, N est le nombre d'échantillons i de la pression mesurée, observés pendant le temps T de mesure, AT est le pas d'échantillonnage de pression. 20 9. Procédé de recalage suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le temps T de mesure est défini par le fait que la pression mesurée est supérieure ou égale à un seuil prescrit de pression. 10. Véhicule automobile comportant un moteur (1) à combustion interne polycylindrique, muni d'injecteurs (9) de carburant aptes à être 25 pilotés par une unité (10) de commande embarquée, caractérisé en ce qu'au moins un capteur (11) de pression est prévu dans la chambre (3) de combustion de plusieurs ou tous les cylindres (2) du moteur, l'unité (10) de commande comportant des moyens pour la mise en oeuvre du procédé de recalage des injecteurs suivant l'une quelconque des revendications 30 précédentes.