Brevet FR3038002A1 — publié le 20161230

L'invention concerne un procédé de nettoyage d'injecteurs d'un moteur à allumage contrôlé et à injection directe. Les orifices d'injection des injecteurs des moteurs à allumage contrôlé et à injection directe subissent régulièrement une réduction de leur section de passage du 5 carburant résultant d'un phénomène d'encrassement de ces orifices d'injection provoqué par le dépôt de matière carbonée appelée communément suie. La conséquence d'un tel phénomène d'encrassement consiste en une réduction des quantités de carburant réellement injectées par rapport aux quantités de carburant calculées et commandées par l'unité centrale de contrôle du moteur, dite ECU 10 pour « Engine Control Unit ». Afin de pallier cette réduction, les véhicules sont équipés d'un contrôleur de richesse fonctionnant à partir des mesures fournies par une sonde à oxygène, couramment désignée sonde lambda, placée dans la ligne d'échappement, et conçue pour augmenter les temps d'injection afin que la quantité de carburant injecté coïncide avec la quantité de carburant calculée par l'ECU. Toutefois, cette compensation 15 s'accompagne d'une dégradation de la pollution. De plus, au-delà d'un certain taux d'encrassement, la correction nécessaire ne peut pas être effectuée, et il s'ensuit une dégradation des performances du moteur ressentie par le conducteur (surconsommation, perte de couple). Cette situation est signalée par l'allumage d'un voyant de défaut déclenché par le système de diagnostic embarqué ou OBD pour « On-Board 20 Diagnostics », qui avertit le conducteur de la nécessité de faire intervenir un professionnel en vue d'une remise en état du système d'injection qui impose, dans la majorité des cas, de déposer les injecteurs pour nettoyage ou remplacement. La présente invention vise à pallier cet inconvénient et a pour principal objectif de fournir un procédé de nettoyage d'injecteurs d'un moteur à allumage contrôlé et à 25 injection directe, conçu pour être mis en oeuvre à la fois à titre préventif et à titre curatif, et adapté pour réaliser le nettoyage des injecteurs sans requérir la dépose de ces derniers. A cet effet, l'invention vise un procédé de nettoyage d'injecteurs d'un moteur à allumage contrôlé et à injection directe comportant une procédure de nettoyage mise en oeuvre lors d'un fonctionnement à vide du dit moteur, consistant : 30 - à calculer la pression de carburant maximale à injecter en vue du nettoyage, dite pression de nettoyage, en exécutant, pour au moins un régime prédéterminé de fonctionnement du moteur et, avec pour origine le point de fonctionnement nominal correspondant à ce régime, une boucle itérative, dite première boucle itérative, lors de chaque tour de laquelle on incrémente d'une valeur 35 prédéterminée la valeur de la pression de carburant injecté et on détermine le 3038002 2 temps d'injection correspondant à la dite pression incrémentée, et en sélectionnant, pour chaque régime de fonctionnement, une pression de nettoyage égale : soit à la pression de carburant maximale à laquelle correspond un temps d'injection supérieur au temps d'injection minimal calibré déterminé pour le dit régime de fonctionnement, soit à une pression maximale plafond correspondant à une pression calibrée déterminée pour le système moteur/injecteurs, si cette pression calibrée est atteinte lors de l'exécution de la boucle itérative, - et à appliquer un traitement de nettoyage consistant à sélectionner un régime de fonctionnement autorisant la pression de nettoyage, et à commander un fonctionnement du moteur en appliquant ce régime et en programmant la dite pression de nettoyage, pendant une durée de traitement supérieure au temps de fonctionnement admis en roulage dans de telles conditions de fonctionnement. En premier lieu, le procédé de nettoyage selon l'invention comporte une procédure de nettoyage destinée à être mise en oeuvre lors d'un fonctionnement à vide du moteur, c'est-à-dire lorsque le véhicule est à l'arrêt, moteur tournant. Ainsi, ce procédé de nettoyage peut être mis en oeuvre : - à titre préventif, par exemple systématiquement lors de chaque révision programmée d'un véhicule, de façon à prévenir contre la formation excessive de suies susceptible d'affecter le fonctionnement du moteur et de conduire à l'allumage d'un voyant de défaut, - à titre curatif, lors de l'allumage d'un voyant de défaut déclenché par le système de diagnostic embarqué. - Cette procédure de nettoyage ne requiert, en outre, en vue de sa mise en oeuvre, aucune intervention « mécanique », et consiste, par le biais « du service après vente » embarqué dans l'unité centrale de contrôle du moteur : à calculer, dans un premier temps, par la mise en oeuvre d'une boucle itérative, la pression maximale d'injection du carburant, dite pression de nettoyage, utilisable en vue de réaliser le nettoyage des injecteurs, et correspondant à une zone de fonctionnement non « dangereuse » pour le moteur, à commander, ensuite, le fonctionnement du moteur en programmant la pression de nettoyage, pendant une durée de traitement supérieure au temps de fonctionnement admis en roulage dans de telles conditions. 3038002 3 Selon un mode de mise en oeuvre avantageux de l'invention, préalablement au démarrage de la procédure de nettoyage, on met en oeuvre une étape de chauffage du moteur pendant un laps de temps adapté pour obtenir une stabilisation de la température du dit moteur. 5 Cette étape préliminaire conduit à effectuer la procédure de nettoyage avec une température de moteur stabilisée non susceptible, par conséquent, d'affecter le déroulement et le résultat de cette procédure. Par ailleurs, on procède avantageusement selon l'invention, respectivement avant le lancement de la procédure de nettoyage et après le traitement de nettoyage, à la 10 mesure des données, dites coefficient d'air lambda, caractéristiques du rapport entre le mélange air-essence disponible et la valeur théorique nécessaire, et on délivre un diagnostic concernant l'efficacité du dit traitement de nettoyage en fonction du résultat de ces mesures. Selon un autre mode avantageux de mise en oeuvre de l'invention, lorsque, 15 pour un régime prédéterminé de fonctionnement du moteur, au terme de la première boucle itérative, la pression de nettoyage sélectionnée est inférieure à la pression maximale plafond, on exécute, jusqu'à ce que la valeur de la réserve de couple devienne égale ou supérieure à une valeur calibrée de réserve de couple, une seconde boucle itérative lors de chaque tour de laquelle on incrémente, en premier lieu, d'une valeur 20 prédéterminée le couple moteur par une augmentation isocouple de la réserve de couple, et on exécute ensuite l'intégralité de la première boucle itérative. (Il est à noter que par « réserve de couple » on entend, de façon classique, définir, lors d'une variation de couple résultant, pour une masse d'air injecté constante, d'une variation de l'avance à l'allumage, le rapport entre le couple maximal et le couple 25 obtenu pour une valeur donnée de l'avance à l'allumage. La valeur calibrée de réserve de couple consiste, quant à elle, usuellement en une valeur dégradée du couple en deçà de laquelle correspond une zone de fonctionnement dangereuse du moteur). Selon ce mode de mise en oeuvre avantageux, la détermination de la pression de nettoyage combine, pour chaque régime, une première boucle itérative pour laquelle le 30 paramètre incrémenté consiste en la pression du carburant injecté, et une seconde boucle itérative dans laquelle est intégrée la première boucle itérative, et pour laquelle le paramètre incrémenté est représentatif de la charge du moteur. Cette combinaison de deux boucles itératives conduit à l'obtention d'une valeur supérieure de la pression de nettoyage tout en garantissant des conditions de 35 fonctionnement non « dangereuses » du moteur lors de la phase de détermination de la valeur de cette pression de nettoyage et lors du traitement de nettoyage. 3038002 4 De plus, avantageusement selon l'invention et toujours dans le but d'obtenir une pression de nettoyage la plus élevée possible, lorsque, pour un régime prédéterminé de fonctionnement du moteur, au terme de la seconde boucle itérative, la pression de nettoyage sélectionnée est inférieure à la pression maximale plafond, on commande 5 l'activation de charges consommatrices, telles que chauffage, dégivrage, phares, climatisation..., de façon à générer une augmentation du couple résistif du moteur, et on relance l'exécution de la première boucle itérative puis éventuellement de la seconde boucle itérative. Par ailleurs, selon un autre mode de mise en oeuvre avantageux de 10 l'invention, et encore, notamment, dans le but d'obtenir une pression de nettoyage la plus élevée possible on calcule successivement la pression de nettoyage pour une pluralité de régimes prédéterminés différents de fonctionnement du moteur, et l'on sélectionne, en vue du traitement de nettoyage, un régime de fonctionnement autorisant une pression de nettoyage maximale. 15 En outre, lorsque plusieurs régimes de fonctionnement autorisent une pression maximale de nettoyage, on sélectionne, avantageusement selon l'invention, le régime le plus élevé en vue du traitement de nettoyage. Le choix du régime le plus élevé permet, en effet, d'augmenter, pour une même durée de traitement, l'efficacité du traitement effectué, du fait du nombre supérieur d'injections réalisé par unité de temps 20 Selon un autre mode de mise en oeuvre avantageux de l'invention, on calcule, en premier lieu, la pression de nettoyage pour le régime prédéterminé de fonctionnement du moteur le plus élevé, puis successivement pour des régimes de fonctionnement de valeur décroissante, et on applique directement le traitement de nettoyage lorsque, pour un des dits régimes de fonctionnement, la pression de nettoyage sélectionnée consiste en 25 la pression maximale plafond. Par ailleurs, en vue de l'obtention de la pression de nettoyage lors du traitement de nettoyage, lorsque la pression maximale plafond n'est pas atteinte lors de l'exécution de la première boucle itérative, on commande avantageusement selon l'invention, à partir du point de fonctionnement nominal correspondant au régime 30 sélectionné, une incrémentation pas à pas d'une valeur prédéterminée de la valeur de la pression de carburant injecté, puis éventuellement, si nécessaire, une incrémentation pas à pas d'une valeur prédéterminée de la réserve de couple, jusqu'à obtention de la dite pression de nettoyage. D'autres caractéristiques buts et avantages de l'invention ressortiront de la 35 description détaillée qui suit en référence aux dessins annexés qui en représentent à titre d'exemple non limitatif un mode de mise en oeuvre préférentiel. Sur ces dessins : 3038002 5 - la figure 1 est une vue schématique représentant un moteur à allumage contrôlé et à injection directe, - la figure 2 est un graphique représentant une pluralité de courbes de pressions d'injection de carburant, 5 - la figure 3 représente le logigramme général du procédé de nettoyage selon l'invention, - et la figure 4 représente l'algorithme de la procédure de nettoyage mise en oeuvre selon le procédé de nettoyage de l'invention. Le procédé selon l'invention vise un procédé de nettoyage, à titre préventif ou 10 à titre curatif, d'injecteurs d'un moteur 1 à allumage contrôlé et à injection directe tel que représenté à la figure 1. Selon cette figure 1, le moteur 1 à allumage contrôlé et à injection directe est représenté sous la forme d'un cylindre unique 2 renfermant un piston 3 actionnant une bielle 4 et délimitant une chambre de combustion 5 l'intérieur du dit cylindre. 15 Ce moteur 1 comporte, en outre : - une soupape d'admission 8 positionnée sur une conduite d'admission d'air 6, - une soupape d'échappement 9 positionnée sur une conduite d'échappement 7, - un injecteur 10 positionné de façon à injecter le carburant directement dans la chambre de combustion 5, piloté par l'unité de contrôle moteur 11 du véhicule, 20 programmée de façon à déterminer la pression d'injection PF et le temps d'injection ti lors de chaque cycle, - et une bougie 12. L'objectif de l'invention est de permettre de nettoyer, à titre préventif ou à titre curatif, les injecteurs 10 de ce moteur 1, et à cet effet, le procédé selon l'invention 25 comporte notamment une procédure de nettoyage adaptée pour être mise en oeuvre lors d'un fonctionnement à vide du dit moteur. Tel que représenté à la figure 3, le procédé de nettoyage considéré dans sa globalité, comporte, en préalable à la procédure de nettoyage référencée « PROCESS » sur cette figure 3 et qui sera décrite en détail plus loin en référence à la figure 4, une 30 étape préliminaire de chauffage du moteur 1 de durée adaptée pour obtenir une stabilisation de la température T °m du dit moteur. Ce procédé de nettoyage comporte, en outre, suite à la mise en oeuvre de la procédure de nettoyage, une étape d'information sur l'efficacité de cette procédure de nettoyage. 35 Cette étape d'information consiste, en premier lieu, à mesurer le coefficient d'air lambda Lbfin, caractéristique du rapport entre le mélange air-essence disponible et la valeur théorique nécessaire, à comparer cette valeur mesurée Lbfin à la valeur 3038002 6 correspondante Lbini mesurée au démarrage de la procédure de nettoyage, et à délivrer soit un diagnostic défavorable concernant l'efficacité de la procédure de nettoyage lorsque la différence (Lbf in - Lbini) est inférieure à un seuil prédéterminé, soit un diagnostic de succès de la procédure de nettoyage lorsque la valeur (Lbf in - Lbini) est 5 supérieure au seuil prédéterminé . De plus, dans le cas de diagnostic positif, l'émission de ce diagnostic est précédée d'une réinitialisation des paramètres définissant les conditions d'injection. La procédure de nettoyage décrite ci-dessous en référence à la figure 4 comporte, quant à elle, une première phase destinée à la détermination des conditions 10 d'injection lors du traitement de nettoyage des injecteurs 10 qui constitue la deuxième phase de cette procédure de nettoyage, avec pour objectif d'appliquer, lors de ce traitement, une pression de nettoyage égale ou la plus proche possible d'une pression maximale plafond PF'x correspondant à une pression calibrée déterminée pour le système moteur 1/injecteurs 10. 15 Un autre paramètre utilisé dans le cadre de cette procédure de nettoyage consiste en un paramètre de comptage CTR à chaque valeur duquel, excepté la valeur CTR max, est associée une valeur de régime moteur. A des fins mieux comprises ci-dessous, les valeurs CTR(0) et CTR(1) du compteur sont couplées à une même valeur de régime moteur Nmax correspondant au 20 régime présélectionné de fonctionnement du moteur 1 le plus élevé. Les valeurs suivantes CTR(2), ...CTR(n), ...CTR(max-1) correspondent successivement à des valeurs décroissantes présélectionnées de régimes moteurs N2...> Nn...> N(max-1). La procédure de nettoyage comporte, en premier lieu, deux étapes préliminaires : 25 - une étape d'initialisation du compteur (CTR = 0) et des données d'injection consistant à inhiber les paramètres d'injection préalablement appliqués, - une étape de mesure du coefficient d'air lambda Lbini, caractéristique du rapport entre le mélange air-essence disponible et la valeur théorique nécessaire. L'étape initiale de cette procédure de nettoyage consiste, ensuite, à 30 commander le fonctionnement du moteur 1 avec le régime moteur présélectionné le plus élevé, Nmax t/mn, dans des conditions de fonctionnement correspondant au point de fonctionnement nominal correspondant à ce régime. Sur la base de ces données, la première itération consiste en une boucle itérative consistant à incrémenter pas à pas la valeur de la pression d'injection PF, avec 35 un pas cal par exemple tel que cal = 10 bars, et après chaque incrémentation, à comparer le temps d'injection calculé ti avec le temps d'injection ti,,,(1) associé à la pression incrémentée, de façon : 3038002 7 - soit à incrémenter d'un nouveau pas la valeur de la pression d'injection PF, jusqu'à parvenir éventuellement à une pression PF au moins égale à la valeur PFmax. - soit à exécuter une seconde boucle itérative si ti 1), la première étape consiste à mémoriser la pression de nettoyage précédemment obtenue 25 (pression maximale PF obtenue avec une valeur de ti > tim,n), ainsi que les conditions d'obtention de cette pression de nettoyage : régime moteur associé à la valeur du compteur CTR, et charge (couple) du moteur 1. Les première et seconde boucles sont ensuite à nouveau exécutées pour les régimes successifs du moteur 1 présélectionnés, en maintenant activées les charges 30 consommatrices. : - soit jusqu'à obtention de la pression maximale PFmax, - soit jusqu'à la fin de la procédure de calcul de la pression de nettoyage correspondant à une incrémentation à la valeur max du compteur CTR. La procédure ci-dessus décrite de détermination de la pression maximale de 35 nettoyage susceptible d'être mise en oeuvre en vue du traitement de nettoyage conduit donc à sélectionner soit une pression d'injection égale à la pression maximale plafond PFmax, soit une pression inférieure à cette pression maximale plafond. 3038002 8 Dans le premier cas, pression de nettoyage = PF'x, cette pression est atteinte au terme de la mise en oeuvre de la première boucle itérative, dans des conditions où la pression d'injection effective est égale à PF'x. Le traitement de nettoyage peut donc être directement mis en oeuvre en maintenant la dite pression de 5 nettoyage, pendant une durée de traitement préétablie supérieure au temps de fonctionnement admis en roulage dans des conditions identiques de fonctionnement. Par contre, lorsque la procédure ci-dessus décrite ne permet pas d'atteindre une pression de nettoyage égale à PF,' au terme de la mise en oeuvre des deux boucles itératives pour chacun des régimes du moteur 1, la pression de nettoyage sélectionnée 10 consiste en la pression maximale obtenue, et dans l'hypothèse où cette pression maximale est identique pour plusieurs régimes du moteur 1, on associe, à cette pression maximale, le régime moteur le plus élevé en vue du traitement. Dans ce cas, en outre, le traitement de nettoyage consiste, en premier lieu, à commander le fonctionnement du moteur 1 avec le régime moteur présélectionné, dans 15 des conditions de fonctionnement correspondant au point de fonctionnement nominal correspondant à ce régime. Ensuite, en vue de l'obtention de la pression de nettoyage, on commande une incrémentation pas à pas d'une valeur prédéterminée de la valeur de la pression de carburant injecté, puis éventuellement, si nécessaire, une incrémentation pas à pas d'une 20 valeur prédéterminée de la réserve de couple, jusqu'à obtention de la dite pression de nettoyage. Enfin, le traitement de nettoyage est effectué en programmant la pression de nettoyage, pendant une durée de traitement préétablie supérieure au temps de fonctionnement admis en roulage dans des conditions identiques de fonctionnement. 25 De plus, la pression de nettoyage étant, dans ce cas, inférieure à la pression maximale plafond PF'x, la durée du traitement est majorée par rapport à la durée de traitement préétablie pour un traitement effectué, pour un même régime moteur, avec la dite pression maximale plafond. Un tel procédé de nettoyage d'injecteurs d'un moteur à allumage contrôlé et à 30 injection directe, a pour avantages essentiels d'être conçu pour être mis en oeuvre à la fois à titre préventif et à titre curatif, et d'être adapté pour réaliser le nettoyage des injecteurs sans requérir la dépose de ces derniers. REVENDICATIONS1/ Procédé de nettoyage d'injecteurs (10) d'un moteur (1) à allumage contrôlé et à injection directe, caractérisé en ce qu'il comporte une procédure de nettoyage mise en oeuvre lors d'un fonctionnement à vide du dit moteur, consistant : - à calculer la pression de carburant maximale à injecter en vue du nettoyage, dite pression de nettoyage, en exécutant, pour au moins un régime prédéterminé de fonctionnement du moteur (1) et, avec pour origine le point de fonctionnement nominal correspondant à ce régime, une boucle itérative, dite première boucle itérative, lors de chaque tour de laquelle on incrémente d'une valeur prédéterminée la valeur de la pression de carburant injecté et on détermine le temps d'injection correspondant à la dite pression incrémentée, et en sélectionnant, pour chaque régime de fonctionnement, une pression de nettoyage égale : - soit à la pression de carburant maximale à laquelle correspond un temps d'injection supérieur au temps d'injection minimal calibré déterminé pour le dit régime de fonctionnement, - soit à une pression maximale plafond correspondant à une pression calibrée déterminée pour le système moteur (1)/injecteurs (10), si cette pression calibrée est atteinte lors de l'exécution de la boucle itérative, - et à appliquer un traitement de nettoyage consistant à sélectionner un régime de fonctionnement autorisant la pression de nettoyage, et à commander un fonctionnement du moteur (1) en appliquant ce régime et en programmant la dite pression de nettoyage, pendant une durée de traitement supérieure au temps de fonctionnement admis en roulage dans de telles conditions de fonctionnement. 2/ Procédé de nettoyage selon la revendication 1 caractérisé en ce que, préalablement au démarrage de la procédure de nettoyage, on met en oeuvre une étape de chauffage du moteur (1) pendant un laps de temps adapté pour obtenir une stabilisation de la température du dit moteur. 3/ Procédé de nettoyage selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que l'on procède, respectivement avant le lancement de la procédure de nettoyage et après le traitement de nettoyage, à la mesure des données, dites coefficient d'air lambda, caractéristiques du rapport entre le mélange air-essence disponible et la valeur théorique nécessaire, et l'on délivre un diagnostic concernant l'efficacité du dit traitement de nettoyage en fonction du résultat de ces mesures. 4/ Procédé de nettoyage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que, lorsque, pour un régime prédéterminé de fonctionnement du 3038002 10 moteur (1), au terme de la première boucle itérative, la pression de nettoyage sélectionnée est inférieure à la pression maximale plafond, on exécute, jusqu'à ce que la valeur de la réserve de couple devienne égale ou supérieure à une valeur calibrée de réserve de couple, une seconde boucle itérative lors de chaque tour de laquelle on 5 incrémente, en premier lieu, d'une valeur prédéterminée le couple moteur par une augmentation isocouple de la réserve de couple, et on exécute ensuite l'intégralité de la première boucle itérative. 5/ Procédé de nettoyage selon la revendication 4 caractérisé en ce que, lorsque, pour un régime prédéterminé de fonctionnement du moteur (1), au terme de la 10 seconde boucle itérative, la pression de nettoyage sélectionnée est inférieure à la pression maximale plafond, on commande l'activation de charges consommatrices, telles que chauffage, dégivrage, phares, climatisation..., de façon à générer une augmentation du couple résistif du moteur (1), et on relance l'exécution de la première boucle itérative puis éventuellement de la seconde boucle itérative. 15 6/ Procédé de nettoyage selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'on calcule successivement la pression de nettoyage pour une pluralité de régimes prédéterminés différents de fonctionnement du moteur (1), et l'on sélectionne, en vue du traitement de nettoyage, un régime de fonctionnement autorisant une pression de nettoyage maximale. 20 7/ Procédé de nettoyage selon la revendication 6 caractérisé en ce que, lorsque plusieurs régimes de fonctionnement autorisent une pression maximale de nettoyage, on sélectionne, en vue du traitement de nettoyage, le régime le plus élevé. 8/ Procédé de nettoyage selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7 caractérisé en ce que l'on calcule, en premier lieu, la pression de nettoyage pour le 25 régime prédéterminé de fonctionnement du moteur (1) le plus élevé, puis successivement pour des régimes de fonctionnement de valeur décroissante, et on applique directement le traitement de nettoyage lorsque, pour un des dits régimes de fonctionnement, la pression de nettoyage sélectionnée consiste en la pression maximale plafond. 9/ Procédé de nettoyage selon l'une quelconque des revendications 6 à 8 30 caractérisé en ce que, en vue de l'obtention de la pression de nettoyage lors du traitement de nettoyage, on commande, à partir du point de fonctionnement nominal correspondant au régime sélectionné, une incrémentation pas à pas d'une valeur prédéterminée de la valeur de la pression de carburant injecté, puis éventuellement, si nécessaire, une incrémentation pas à pas d'une valeur prédéterminée de la réserve de 35 couple, jusqu'à obtention de la dite pression de nettoyage.