Brevet FR3022002A1 — publié le 20151211

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un procédé de com- mande d'injections multiples par un système d'injection, notamment un système d'injection à rampe commune pour injecter du carburant dans un moteur à combustion interne, l'injection se faisant au moins sous la forme de deux injections partielles successives dans le temps à l'aide d'au moins un injecteur comportant une aiguille. L'invention se rapporte également à un programme d'ordinateur, à un support de données lisibles par une machine pour enregistrer le programme d'ordinateur et à un appareil de commande électronique pour exécuter le procédé. Etat de la technique Il est connu dans les systèmes d'injection à rampe com- mune servant à injecter du carburant dans un moteur à combustion interne, de modifier l'intervalle de temps entre les différentes injections ou encore la durée des différentes injections pour influencer les procédés de combustion dans les chambres de combustion du moteur. L'injection se fait de façon connue avec des injecteurs actionnés par des aiguilles. Si l'intervalle de temps entre deux injections séparées est trop court, on a ce qui est appelé « passage » de carburant, c'est-à-dire qu'au moins deux injections séparées se rejoignent et fonctionnent comme une seule injection plus longue. Cela se traduit par une augmentation pratiquement incontrôlable de la dose injectée et ainsi à une détérioration du procédé de combustion. Exposé et avantages de l'invention L'invention repose sur la considération qu'un tel passage de carburant a également pour conséquence que l'instant de fermeture de l'aiguille d'injecteur est retardé dans le temps ou est décalé dans le sens du retard. Cet effet est utilisé selon l'invention en quelque sorte en sens inverse en ce qu'un passage dans le cas d'injections multiples qui se suivent dans le temps, notamment deux injections simples ou injections partielles qui se suivent peuvent être détectées indirectement ou surveillées par la saisie de l'instant de fermeture précis d'une aiguille d'injecteur concerné. La saisie de l'instant de fermeture d'une aiguille d'injecteur peut se faire de manière connue à l'aide de capteurs de fermeture d'injecteur. Au cas où l'on reconnaît une variation de l'instant de fermeture de l'aiguille et/ou un retard dans le temps de l'opération de fermeture de l'aiguille, on conclut qu'il y a un passage de carburant lié régulièrement à une augmentation significative de la dose injectée. On peut remédier à un tel passage de carburant détecté, de préférence en adaptant ou en modifiant l'intervalle de temps entre les deux injections partielles et/ou la durée de commande d'au moins deux injections par- tielles, c'est-à-dire en neutralisant ou en terminant cet état de fonction- nement non souhaitable. On peut ainsi augmenter l'intervalle de temps entre deux injections partielles lorsqu'on détecte l'état de passage avec une valeur de correction déterminée au préalable de manière empirique et/ou de diminuer la durée de commande d'au moins deux injections partielles, la valeur de correction correspondante étant déterminée empiriquement au préalable. On peut également prendre une valeur de correction appropriée spécifique à l'injecteur dans un tableau de valeurs de correction ou un moyen analogue contenant l'enregistrement, par exemple des valeurs de correction de tous les injecteurs d'un ou plusieurs moteurs à combustion interne. Cela permet d'appliquer avantageusement le procédé à l'ensemble du système d'injection. La saisie et l'évaluation des variations de l'installation de fermeture d'aiguilles peuvent se faire avantageusement à l'aide d'une surveillance de seuil ; un premier seuil approprié, notamment pour l'instant de fermeture de l'aiguille, retardé dans le temps, peut se déterminer au préalable de manière empirique. Ce n'est qu'en cas d'un retard déterminé de la fermeture de l'aiguille que l'on peut estimer avec certitude qu'il s'agit d'un passage de carburant entre deux injections. La détection ou surveillance précise de l'instant de ferme- ture de l'aiguille permet de plus de réaliser les plus petits intervalles d'injection possible hydrauliquement et même pendant le fonctionnement du système d'injection ou du moteur à combustion interne qu'il utilise, on peut faire une adaptation précise ou une régulation / com- mande des écarts ou intervalles d'injection. De plus, le procédé selon l'invention permet également pendant le fonctionnement, de compenser efficacement les éventuelles tolérances de la chaîne d'actions ou les tolérances de fabrication, notamment les tolérances des injecteurs concernés ou des buses d'injection avec une régulation en aval (boucle de régulation) pour une compensation efficace. Le procédé selon l'invention peut également être exécuté seulement une fois détectée l'existence de deux injections partielles qui se suivent dans le temps ce qui permet d'économiser des ressources ou des capacités du système. On peut en outre vérifier si l'intervalle ou écart de temps entre deux injections partielles passe en-dessous d'un second seuil prédéterminé de manière empirique. Ce n'est que lors du dépassement vers le bas de ce second seuil que l'on peut avoir un tel passage de carburant. L'invention s'applique notamment à un système d'injection à rampe commune mais il peut en principe s'appliquer également à d'autres systèmes d'injection dans lesquels on a des injections multiples qui se suivent dans le temps, par exemple des systèmes d'injection de la solution urée-eau (solution HWL) pour le post- traitement des gaz d'échappement ou la réduction des oxydes d'azote dégagés par la combustion du carburant. Le programme d'ordinateur selon l'invention permet d'exécuter chaque étape du procédé, notamment lorsque le programme est exécuté par un calculateur ou un appareil de commande. Il permet d'implémenter le procédé selon l'invention suivant un appareil de com- mande électronique sans avoir à faire des modifications constructives. Le support de données lisibles par une machine contient l'enregistrement du programme d'ordinateur selon l'invention. La lecture du programme d'ordinateur selon l'invention sur un appareil de commande électronique permet de commander l'appareil de commande pour des injections multiples dans un système d'injection avec un procédé selon l'invention. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un procédé de commande d'une injection mul- tiple dans un système d'injection représenté dans les dessins annexés dans lesquels : les figures la-c représentent schématiquement des dispositifs ou des capteurs connus selon l'état de la technique pour saisir l'instant de fermeture de l'aiguille d'un injecteur dans un système d'injection à rampe commune, les figures 2a-c montrent dans le cas d'un système d'injection à rampe commune, les courbes mesurées de l'alimentation de l'injecteur, du taux d'injection et du mouvement de l'aiguille de l'injecteur par comparaison du procédé de l'invention et de l'état de la technique, la figure 3 montre un exemple de réalisation d'un procédé selon l'invention à l'aide d'un ordinogramme. Description d'exemples de réalisation La figure la montre un système de capteurs connus se- lon le document EP 1 961 952 A1, pour détecter la fermeture de l'aiguille de l'injecteur d'un système d'injection à rampe commune dans un moteur à combustion interne. Le système de capteurs se compose d'un capteur 405 pour détecter le mouvement d'ouverture et/ou le mouvement de fermeture d'une aiguille d'injecteur (non représentée), notamment pour détecter l'instant de fermeture et/ou d'ouverture de l'aiguille d'injecteur. Le capteur 405 du présent exemple de réalisation est un capteur d'accélération piézoélectrique ou micromécanique servant à détecter les oscillations mécaniques générées par le mouvement de l'aiguille d'injecteur. Le dispositif de la figure la comporte en outre un module de capteur 400 pour fixer la quantité de carburant à injecter dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne non représenté, à l'aide de l'injecteur. Le module de capteur 400 comporte no- tamment un capteur d'oscillations réalisé sous la forme d'un capteur d'accélération piézoélectrique 405 pour détecter l'instant de fermeture de l'aiguille de l'injecteur. Un microprocesseur 410 traite les données. Le module de capteur 400 comporte en plus un capteur de température 415 pour mesurer la température du carburant dans l'injecteur ou dans la conduite de l'injecteur à proximité immédiate de l'injecteur. Une mé- moire de données 420 contient les grandeurs de compensation spéci- figues à l'injecteur. Cette mémoire peut être interrogée par l'appareil de commande du moteur à combustion interne. Les composants électroniques 405, 410, 415, 420 du module de capteur 400 sont installés sur un support de circuit 430 en forme de plaque de circuit en céramique dans cet exemple de réalisation. Le document WO 2011 085 867 A 1 décrit une variante de dispositif ou de système de capteur pour saisir l'instant de fermeture d'une aiguille d'injecteur, permettant de déterminer d'une manière particulièrement précise l'instant de fermeture de l'aiguille d'injecteur et ainsi les phases de fonctionnement de l'injection de carburant. Ce dis- positif repose sur le principe qu'à la fermeture ou à l'ouverture de l'aiguille d'injecteur, on a des variations caractéristiques de pression que l'on peut saisir très précisément. On utilise ainsi notamment le fait que la pression dans la chambre de commande varie de manière signifi- cative au début ou à la fin de la phase d'injection d'un injecteur de car- burant et cette pression dans la chambre de commande se détecte sous la forme d'une mesure de pression. La figure lb est une coupe axiale partielle de l'injecteur de carburant concerné ici et correspondant au document WO 2011 085 867 Al ; il comporte un corps d'injecteur 1 avec une chambre haute pression 2 et une chambre basse pression 3. Les deux chambres de pression sont séparées l'une de l'autre par un élément d'injecteur 4. La chambre haute pression 2 communique par exemple par un canal d'alimentation 5 avec une rampe commune non représen- tée. La chambre basse pression 3 est reliée au réservoir de carburant par une conduite de retour 21. La chambre haute pression 2 est reliée par des injecteurs non représentés à la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne également non représenté. Les injecteurs sont commandés de façon connue par l'aiguille d'injecteur dont la figure lb ne montre que l'extrémité éloignée par rapport à la buse d'injection et qui est en forme de plongeur 6. Le plongeur 6 est logé de façon à coopérer dans le sens du refoulement dans une chambre de commande 7 dans la pièce d'injecteur 4. Cette chambre de commande 7 communique par un or- gane d'étranglement d'alimentation 8 avec la chambre haute pression 2 et par un canal de sortie 9 de préférence étranglé avec la chambre basse pression 3 ; le canal de sortie 9 est commandé par un dispositif de commande de soupape 10. Lorsque le canal de sortie est fermé par le dispositif de commande de soupape 10 et que l'aiguille d'injecteur se trouve en position de fermeture, il s'établit dans la chambre de com- mande 7, la même haute pression que dans la chambre haute pression 2 de sorte que le plongeur 6 est poussé vers le bas selon la figure lb et l'aiguille d'injecteur reliée à celui-ci, reste tenue en position de fermeture qui bloque l'injecteur. Lorsque le canal de sortie 9 est ouvert par le dispositif de commande de soupape 10, il s'établit dans la chambre de commande 7 une pression réduite par rapport à la haute pression ré- gnant dans la chambre à haute pression 2 et le plongeur 6 se déplace avec l'aiguille d'injecteur dans le sens descendant selon la figure lb, c'est-à-dire que l'aiguille d'injecteur se met en position d'ouverture de sorte que le carburant est alors injecté par l'injecteur dans la chambre de combustion. Le dispositif de soupape de commande 10 comporte un organe d'obturation 11 en forme de manchon qui est poussé par un ressort de fermeture 12 en forme de ressort hélicoïdal contre un siège concentrique à l'orifice de sortie du canal de sortie 9. L'organe d'obturation 11 en forme de manchon est guidé en coulissement axial sur une tige de guidage 13 coaxiale à l'axe longitudinal 100 du corps d'injecteur 1 ; l'intervalle annulaire entre la périphérie intérieure de l'organe d'obturation 11 et la périphérie extérieure de la tige de guidage 13 fonctionne comme un intervalle d'étanchéité sans fuite. Lorsque l'organe d'obturation 11 prend la position de fermeture représentée à la figure lb, la chambre de pression 14 formée dans l'organe d'obturation 11 et qui communique par le canal de sortie 9 avec la chambre de commande 7 est ainsi à la même pression de fluide que la chambre de commande 7 ; la chambre de pression 14 est fermée vis-à-vis de la chambre basse pression 3. L'organe d'obturation 11 comporte un induit 15 en forme d'étoile d'un dispositif d'électroaimant 16 fonctionnant comme actionneur pour commander le dispositif de soupape de commande 10. Ce dispositif à électroaimant 16 possède de façon connue, une bobine électromagnétique 17 installée dans un dispositif d'électroaimant concentrique à la tige de guidage 13 avec un pôle extérieur annulaire 18 et un pôle intérieur annulaire 19. Lorsque la bobine électromagnétique 17 est alimentée en courant, l'induit 15 est attiré par aimantation par les pôles 18 et 19 de sorte que l'organe de fermeture 11 se soulève de son siège contre la force exercée par le ressort de fermeture 12 et ouvre le dispositif de soupape de com- mande 10. Pendant la phase de fermeture de l'aiguille d'injecteur reliée au plongeur 6, c'est-à-dire lorsque les injecteurs sont fermés, le dispositif de soupape de commande 10 est fermé et il règne la même pression de fluide dans la chambre de pression 14 et dans la chambre de commande 7. Immédiatement avant l'instant de fermeture de l'aiguille d'injecteur, la pression chute dans la chambre de commande 7 d'une part, car à ce moment la pression sous le siège de l'aiguille d'injecteur est faible et d'autre part, à cause du mouvement de fermeture résultant du plongeur 6 soumis à la haute pression du canal d'alimentation 5. Directement après la fermeture de l'aiguille d'injecteur, comme le plongeur 6 est maintenant immobile, on aura une forte montée de la pression dans la chambre de commande 7 si bien que la pression dans cette chambre de commande monte jusqu'à la pression du canal d'alimentation 5. La pression dans la chambre de commande 7 et ainsi la pression pratiquement identique dans la chambre de pression 14 ont ainsi un minimum accentué à l'instant de fermeture de l'aiguille d'injecteur. La figure 1c représente à titre d'exemple la courbe de la course de l'aiguille d'injecteur (diagramme A) de l'injecteur de la figure lb et la courbe de la pression dans la chambre de commande (dia- gramme B) présentée à titre d'exemple. Comme la pression de la chambre de commande 7 lorsque l'organe de fermeture 11 est fermé, règne également dans la chambre de pression 14, la tige de guidage 13 sera sollicitée dans l'organe de fermeture 11, dans cette position de l'injecteur, côté frontal, toujours par la pression dans la chambre de commande. La pression dans la chambre de commande est transmise notamment par la tige de guidage 13 à un capteur de pression 20 représenté schématiquement à la figure lb de sorte que le circuit d'exploitation, non représenté, relié en entrée au capteur de pression 20 reçoit en permanence des informations relatives à la pression régnant dans la chambre de commande 7 et il saisit ainsi notamment les ins- tants de fermeture de l'aiguille d'injecteur. Le circuit d'exploitation évoqué ci-dessus peut être intégré dans un appareil de commande du moteur à combustion interne non représenté. Le système de capteur détectant l'instant de fermeture de l'aiguille d'injection fournit comme signal de mesure une tension ou une variation de tension dans une plage d'environ 1V. A place du système de capteur piézoélectrique représenté dans les figures précédentes pour détecter l'instant de fermeture, on peut également envisager des éléments piézorésistants qui utilisent l'effet piézorésistant selon lequel de nombreux matériaux ont une résistance électrique spécifique qui varie sous l'effet de forces de compression. Les courbes 200, 205 présentées à la figure 2a ont un in- tervalle relativement faible entre l'alimentation pour une première injection 210 et la seconde injection 215 suivante. La mesure du taux d'injection effectuée à l'alimentation indiquée selon la figure 2b se tra- duit par deux injections 220 qui ne sont pas suffisamment séparées dans le temps. Cette séparation temporelle non suffisante provient notamment de ce que les taux d'injection en cas d'alimentation selon la courbe 200 entre les deux injections 220 ne descend pas à la valeur de sortie qui est d'environ 0 mV mais reste à une valeur significativement plus élevée, égale à 70 mV. Comme le montre également la mesure de taux d'injection selon la figure 2b pour une plus grande distance de l'alimentation entre la première injection 210 et la deuxième injection 215 selon la courbe 205 on a deux injections 225 séparées de manière significative. Selon l'invention, la séparation temporelle absente ou non-suffisante des deux injections 220 produit également un décalage dans le temps ou un retard de l'opération de fermeture d'aiguille. Les courbes de mesure du mouvement de l'aiguille d'injecteur 230, 235 que l'on obtient selon la figure 2c pour une alimentation électrique selon les courbes 200, 205 illustrent cette relation car la courbe de mesure 230 résultant de l'alimentation antérieure 210 est décalée significativement dans le sens du retard par rapport à la courbe de mesure 235 qui ré- sulte de l'alimentation postérieure 205 ; dans le présent exemple de réa- lisation, il s'agit d'un décalage d'environ 0,05 ms dans le sens du retard. Il convient de remarquer que les échelles sur les axes X et Y pour les courbes de mesure des figures 2a-2c ne représentent que les résultats d'exemples d'essai recueillis sur un banc de mesure ou banc d'essai et ne constituent en aucun cas un élément limitant l'invention aux valeurs de mesure concrètes présentées. Selon l'exemple de réalisation de la figure 3 du procédé de l'invention, on saisit (300) tout d'abord l'opération de fermeture de l'aiguille ou une valeur de tension électrique correspondante, c'est-à-dire l'instant et/ou le niveau de la tension. A partir du niveau de ten- sion détectée, on vérifie (305) si l'instant également saisi de la fermeture de l'aiguille est décalé plus qu'un seuil prédéfini de manière empirique dans le sens du retard. Si cette condition n'est pas satisfaite, on saisit de nouveau une opération de fermeture de l'aiguille car si cette condition 305 n'est pas remplie, on estime, selon l'invention, qu'il n'y a pas de passage prescrit de carburant avec les inconvénients cités pour la phase de combustion. Mais si l'essai (305) montre que la condition est remplie, on suppose qu'il y a eu un passage de carburant entre les deux injections et cela est détecté (310) et dans l'étape suivante (315) on adapte, et notamment on relève l'écart de temps entre les courbes d'alimentation des deux injections de façon à s'opposer au passage de carburant ou à bloquer celui-ci. Il est à remarquer que la routine présentée à la figure 3 est démarrée de préférence seulement lorsqu'on détecte qu'il y a deux injections qui se suivent dans le temps. Le procédé décrit peut être réalisé sous la forme d'un programme de commande d'un appareil de commande électronique pour commander un moteur à combustion interne ou sous la forme d'une ou plusieurs unités de commandes électroniques (unité ECU).30 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 1 Corps d'injecteur de chambre haute-pression 3 Chambre basse-pression 4 Pièce d'injecteur 5 Canal d'alimentation 6 Plongeur 7 Chambre de commande 8 Organe d'étranglement d'alimentation 9 Canal de sortie 10 Dispositif de commande de soupape 11 Organe d'obturation 12 Ressort de fermeture 13 Tige de guidage 14 Chambre de pression 15 Induit 16 Dispositif d'électroaimant 17 Bobine électromagnétique 18 Pôle annulaire extérieur 19 Pôle annulaire intérieur 20 Capteur de pression 21 Conduite de retour 100 Axe longitudinal 200, 205 Courbe 210 Première injection 215 Seconde injection 220 Injection séparée 225 Injection séparée 230, 235 Mouvement de l'aiguille d'injecteur 300-315 Etapes du procédé / étape de l'ordinogramme 400 Module de capteur 405 Capteur 410 Microprocesseur 415 Capteur de température35 REVENDICATIONS1°) Procédé de commande d'injections multiples par un système d'injection, notamment un système d'injection à rampe commune pour injecter du carburant dans un moteur à combustion interne, l'injection se faisant au moins sous la forme de deux injections partielles succes- sives dans le temps à l'aide d'au moins un injecteur comportant une aiguille, procédé caractérisé en ce que on saisit (300) l'instant de fermeture d'au moins une aiguille d'injecteur, et en fonction de l'instant de fermeture saisi, de l'aiguille d'injecteur on reconnaît (310) l'existence d'un état de fonctionnement pour lequel il y a un passage de carburant entre au moins deux injections partielles. 2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la saisie de l'instant de fermeture de l'aiguille d'injection est faite à l'aide d'un système de capteur de fermeture d'aiguille. 3°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on compare (305) l'instant de fermeture saisi à un premier seuil et ce n'est que s'il y a dépassement du premier seuil que l'on conclut (310) à l'existence d'un état de passage entre au moins deux injections par- tielles. 4°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que si l'état de passage est détecté entre au moins deux injections partielles, on modifie l'écart de temps de la commande des deux injections par- tielles et notamment on augmente (315) cet écart et/ou on modifie la durée de commande d'au moins deux injections partielles et notamment on diminue ces durées de commande. 5°) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce queon augmente tout d'abord l'intervalle de temps de la commande d'au moins deux injections partielles d'une première valeur de correction déterminée empiriquement, et/ou on diminue la durée de commande d'au moins deux injections partielles d'une seconde valeur de correction déterminée empiriquement au préa- lable. 6°) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'on prévoit un tableau de valeurs de correction contenant l'enregistrement de valeurs de correction spécifiques à un injecteur et on appelle une valeur de correction dans le tableau des valeurs de correction. 7°) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'on exécute les étapes susmentionnées seulement lors de la détection de deux injections partielles qui se suivent dans le temps. 8°) Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'on compare l'intervalle de temps entre les deux injections partielles à un second seuil et on effectue les étapes indiquées seulement en cas de dépassement vers le bas du second seuil. 9°) Programme d'ordinateur conçu pour exécuter les étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8. 10°) Appareil de commande électronique permettant de commander les injections multiples dans un système d'injection par un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.