Brevet FR3090039A1 — publié le 20200619

Description Titre de l'invention: Procédé de détermination d'un volume de carburant sortant d'un rail d'injection Domaine technique [0001] L'invention concerne un système d'injection de carburant pour véhicule, notamment automobile, et concerne plus particulièrement un procédé de détermination d'un volume de carburant sortant d'un rail d'injection, notamment lors d'un pompage de carburant dans le rail d'injection, en particulier afin d'estimer le volume de carburant injecté dans les cylindres du moteur. Technique antérieure [0002] De manière connue, un système d'injection de carburant pour moteur à combustion comprend un rail d'injection relié d'une part à un réservoir de carburant via une pompe haute pression et d'autre part à une pluralité d'injecteurs permettant d'injecter le carburant dans les cylindres du moteur. La pompe haute pression permet ainsi d'injecter un volume de carburant dans le rail d'injection qui répartit ensuite le carburant entre les injecteurs. La pompe haute pression et les injecteurs sont commandés en ouverture et en fermeture par un calculateur dit « de contrôle moteur ». Un capteur de mesure permet de mesurer la pression du carburant dans le rail et d'envoyer les mesures de pression au calculateur afin que ledit calculateur puisse contrôler les injecteurs à des instants précis du cycle du moteur et pendant des durées précises d'injection. [0003] Dans un mode connu d'injection de carburant, chaque injecteur réalise d'abord une faible injection dite « initiale » afin de préparer la combustion, suivie immédiatement d'une injection plus importante dite « principale ». Lors de l'injection initiale, le carburant est simultanément pompé du réservoir vers le rail d'injection et injecté du rail d'injection vers le ou les cylindres. Lors de l'injection principale, la pompe haute pression arrête de pomper du carburant du réservoir dans le rail d'injection. Ainsi, le carburant est seulement injecté du rail d'injection vers le ou les cylindres. [0004] Lors de l'injection initiale et de l'injection principale, le calculateur surveille la pression dans le rail d'injection à partir des mesures reçues du capteur afin de s'assurer que le volume de carburant injecté correspond à la consigne de couple demandée au moteur par le conducteur. [0005] Cependant, lorsque le carburant est simultanément injecté du réservoir vers le rail d'injection et du rail d'injection vers les cylindres, comme cela est le cas lors de l'injection initiale, il est compliqué de déterminer simultanément le volume de carburant sortant et entrant du rail d'injection avec précision, ce qui ne pel et pas au 2 calculateur de contrôler totalement et efficacement l'injection de carburant dans les cylindres. [0006] De manière connue, le volume de carburant entrant dans le rail d'injection via la pompe haute pression peut être estimé en utilisant un modèle simulant le comportement du fonctionnement de la pompe. Cependant, un tel modèle permet seulement d'estimer le volume de carburant entrant dans le rail d'injection et ne permet pas d'estimer le volume de carburant sortant du rail d'injection, qui comprend à la fois le volume de carburant injecté dans les cylindres et un volume de carburant correspondant à des pertes, notamment par fuite. [0007] Il existe donc le besoin d'une solution simple et efficace permettant de remédier au moins en partie à ces inconvénients. Exposé de l'invention [0008] L'invention a tout d'abord pour objet un procédé de détermination d'un volume de carburant sortant d'un rail d'injection, en vue notamment d'estimer le volume de carburant injecté, dans au moins un cylindre d'un moteur thermique, par un rail d'injection via au moins un injecteur simultanément à un pompage de carburant dans ledit rail d'injection par une pompe haute pression d'un véhicule automobile, le rail d'injection comprenant un capteur configure pour mesurer la pression du carburant circulant dans ledit rail d'injection, ledit procédé comprenant les étapes de : [0009] - mesure, par le capteur, de la pression du carburant dans le rail d'injection pendant une durée prédéterminée, [0010] - détermination de la variation de pression du carburant circulant dans le rail d'injection pendant ladite durée prédéterminée à partir des mesures de pression réalisées, [0011] - calcul de la variation de volume du carburant circulant dans le rail d'injection pendant la durée prédéterminée à partir de la variation de pression mesurée, [0012] - détermination du volume de carburant pompé par la pompe haute pression dans le rail d'injection pendant la durée prédéterminée, dit « volume d'entrée », [0013] - calcul du volume de carburant sortant du rail d'injection, dit « volume de sortie », à partir du volume d'entrée déterminé et de la variation de volume du carburant calculée. [0014] De préférence, le volume de sortie V(t) est calculé selon la formule suivante : [0015] [Math.1] Vont t ) = Vin ( t ) - AV,',(t) Où V1(t) est le volume d'entrée et AV',(t) est la variation de volume du carburant circulant dans le rail d'injection pendant la durée prédéterminée. [0016] Avantageusement, la détermination du volume d'entrée est réalisée à partir d'un modèle de pompage indiquant le volume de carburant pompé dans le rail d'injection. 3 [0017] De manière avantageuse, le procédé comprend, une étape de compensation du délai hydraulique généré par le temps de mesure du capteur à partir du modèle de pompage. [0018] Avantageusement encore, le procédé comprend une étape de détermination d'un facteur de correction du volume d'entrée à partir du modèle de pompage. [0019] L'invention concerne également un calculateur de contrôle d'injection de carburant dans au moins un cylindre par un rail d'injection via au moins un injecteur simultanément à un pompage de carburant dans ledit rail d'injection par une pompe haute pression d'un véhicule automobile, le rail d'injection comprenant un capteur configuré pour mesurer la pression du carburant circulant dans ledit rail d'injection, ledit calculateur étant configuré pour : [0020] - déterminer la variation de pression du carburant circulant dans le mil d'injection pendant une durée prédéterminée à partir de mesures de pression du carburant réalisées par le capteur, [0021] - calculer la variation de volume du carburant circulant dans le mil d'injection pendant la durée prédéterminée à partir de la variation de pression mesurée, [0022] - déterminer le volume de carburant pompé par la pompe haute pression dans le mil d'injection pendant la durée prédéterminée, dit « volume d'entrée », [0023] - calculer le volume de carburant sortant du rail d'injection, dit « volume de sortie », à partir du volume d'entrée déterminé et de la variation de volume du carburant calculée. [0024] De préférence, le calculateur est configuré pour déterminer le volume de sortie V.,,n(t) selon la formule suivante : [0025] [Math.2] Vout t ) m t ) ''%/meas(t) où Vint° est le volume d'entrée et AV,',.,,(t) est la variation de volume du carburant circulant dans le rail d'injection pendant la durée prédéterminée. [0026] De manière avantageuse, le calculateur est configuré pour déterminer le volume d'entrée à partir d'un modèle de pompage indiquant le volume de carburant pompé dans le rail d'injection. [0027] Avantageusement, le calculateur est configuré pour compenser le délai hydraulique généré par le temps de mesure du capteur. [0028] Avantageusement encore, le calculateur est configuré pour déterminer un facteur de correction du volume d'entrée. [0029] L'invention concerne enfin un véhicule automobile à moteur à combustion, ledit véhicule comprenant une pompe haute-pression d'injection de carburant reliée à un rail d'injection connecté, via au moins un injecteur, à au moins un cylindre dudit moteur, ledit véhicule comprenant un calculateur tel que présenté précédemment. [0030] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront lors de la des- cription qui suit faite en regard des figures annexées données à titre d'exemples non li- mitatifs et dans lesquelles des références identiques sont données à des objets semblables. [0031] [fig.1] illustre schématiquement le système selon une forme de réalisation de l'invention. [0032] [fig.2] illustre un mode de réalisation du procédé selon l'invention. [0033] [fig.3] illustre graphiquement les variations de volume de carburant entrant et circulant dans le rail d'injection en fonction du temps (graphique supérieur) en comparaison des variations de volume de carburant sortant du rail d'injection en fonction du temps (graphique inférieur). [0034] L'invention va être décrite dans sa mise en oeuvre dans un véhicule automobile. Cependant, il va de soi qu'elle pourrait trouver son application dans tout autre type de véhicule. L'invention permet de quantifier le volume de carburant sortant du mil d'injection d'un moteur à combustion en vue d'estimer le volume de carburant injecté dans le ou les cylindres dudit moteur à combustion, notamment lorsque du carburant est admis dans le rail d'injection concomitamment à une injection dans au moins l'un des cylindres. On notera que l'invention s'applique aussi bien aux moteurs dans lesquels les injections de carburant dans un cylindre sont faites de manière unitaire (une seule injection par cycle) qu'aux moteurs dans lesquels les injections de carburant sont multiples (plusieurs injections par cycle). [0035] On a représenté à la figure 1 un moteur 10 à combustion et un système d'injection 20 de carburant. Le moteur 10 comprend une pluralité de cylindres 11 délimitant chacun une chambre de combustion 11A dans laquelle coulisse un piston 12 dont le mouvement est entrainé par compression et détente des gaz issus de la compression d'un mélange d'air et de carburant introduit dans les chambres de combustion 11A. Pour rappel, l'air et les gaz sont respectivement introduits et expulsés via des soupapes d'admission 14A et des soupapes d'échappement 14B, reliés dans cet exemple, à un unique arbre à cames 15. Cependant, le moteur 10 du véhicule pourrait tout aussi bien comprendre deux arbres à cames 15, l'un dédié aux soupapes d'admission 14A et le second aux soupapes d'échappement 14B. De même, dans cet exemple, chaque cylindre 11 est relié à une soupape d'admission 14A et une soupape d'échappement 14B, cependant chaque cylindre 11 pourrait également être relié à plusieurs soupapes d'admission 14A et plusieurs soupapes d'échappement 14B. L'arbre à cames 15 mis en rotation, permet alternativement l'ouverture et la fermeture des soupapes d'admission 14A et d'échappement 14B de chaque chambre de combustion 11A. L'ensemble des pistons 12 est relié à un vilebrequin 13, dont la mise en rotation réalisée par la poussée de chaque piston 12, permet la rotation des roues du véhicule. [0036] Le système d'injection 20 permet d'introduire le carburant du réservoir 30 dans les chambres de combustion 11A. Toujours en référence à la figure 1, le système d'injection 20 comprend une pompe haute pression 210, un rail d'injection 220, une pluralité d'injecteurs 230, une vanne de contrôle 240, un capteur 250 et un calculateur 260 de contrôle moteur. [0037] La pompe haute pression 210 est configure° pour pomper du carburant dans le rail d'injection 220. Le mil d'injection 220 est configure pour acheminer le carburant vers les injecteurs 230. La vanne de contrôle 240 est reliée à un réservoir 30 de carburant et est configurée pour permettre ou non l'admission de carburant depuis le réservoir 30 dans la pompe haute pression 210. Les injecteurs 230 permettent d'injecter le carburant fourni par le mil d'injection 220 dans les cylindres 11 du moteur 10. Le capteur 250 de pression est configure pour effectuer des mesures de pression, notées P(t), du carburant dans le rail d'injection 220 et pour envoyer les mesures effectuées au calculateur 260. [0038] Le calculateur 260 est configure pour contrôler la vanne de contrôle 240 afin que ladite vanne de contrôle 240 achemine du carburant depuis le réservoir 30 dans la pompe haute pression 210 et que ladite pompe haute pression 210 pompe ledit carburant dans le rail d'injection 220. Notamment, le calculateur 260 est configure pour déterminer un modèle du volume de carburant pompé par la pompe haute pression 210 dans le rail d'injection 220 pendant une durée prédéterminée, dit volume d'entrée Vin(t) ». [0039] Le calculateur 260 est configure pour surveiller la variation de pression, notée AP,',..', (t), du carburant dans le rail d'injection 220 à partir des mesures de pression P±(t) de carburant dans le rail d'injection 220 réalisées par le capteur 250 afin de s'assurer que le volume de carburant injecté dans les cylindres 11 correspond à la consigne de couple demandée au moteur 10 par le conducteur. Notamment, le calculateur 260 est configure pour déterminer les variations de pression AP',(t) du carburant circulant dans le rail d'injection 220, pendant la durée prédéterminée d'admission du volume d'entrée Vin(t) dans le rail d'injection 220, et pour en déduire la variation de volume, notée AV(0, du carburant circulant dans le rail d'injection 220 pendant la durée prédéterminée d'admission du volume d'entrée Vin(t). [0040] Le calculateur 260 est configure pour déterminer un volume de carburant sortant du rail d'injection 220, en vue d'estimer le volume de carburant injecté dans un ou plusieurs des cylindres 11 via l'au moins un injecteur 230, dit « volume de sortie Vo', (t) », à partir du volume d'entrée Vin(t) déterminé et du calcul de la variation de volume AVna',(t) du carburant correspondant dans le rail d'injection 220. [0041] Le calculateur 260 est configure pour contrôler les injecteurs 230 à des instants précis 6 du cycle du moteur 10 et pendant des durées précises d'injection afin que lesdits injecteurs 230 admettent du carburant dans les cylindres 11. [0042] De préférence, le calculateur 260 est configure pour déterminer le volume d'entrée V ;11(t) à partir d'un modèle de pompage, désigné V',odel(t), indiquant le volume de carburant pompé dans le rail d'injection 220 par la pompe haute pression 210. [0043] De préférence encore, le calculateur 260 est configure pour supprimer le délai hy- draulique DH, du volume d'entrée Vie), généré par le temps de mesure du capteur 250, ce délai hydraulique DH représente la différence temporelle entre le moment où le pompage du carburant par la pompe haute pression 210 démarre et le moment où la mesure de pression P',',(t) du carburant pompé est réalisée par le capteur 250. [0044] De préférence encore, le calculateur 260 est configure pour déterminer un facteur de correction PC du volume d'entrée Via°, ledit facteur de correction PC permettant de corriger l'amplitude du volume de carburant pompé par la pompe haute pression 210 dans le rail d'injection 220. [0045] La mise en oeuvre d'un mode de réalisation du procédé selon l'invention va maintenant âtre décrite en référence aux figures 2 et 3. Le procédé selon l'invention a pour but de déterminer le volume de carburant sortant du rail d'injection 220, en vue d'estimer le volume de carburant dans un cylindre 11 lors d'une phase d'injection de carburant dans ledit cylindre 11, notamment lorsque que le pompage et l'injection de carburant sont réalisés simultanément, qu'il s'agisse d'injection unitaire ou multiples. [0046] Tout d'abord, le calculateur 260 commande la vanne de contrôle 240 afin que ladite vanne de contrôle 240 achemine du carburant vers la pompe haute pression 210 et que ladite pompe haute pression 210 admette un volume de carburant dans le rail d'injection 220, dit « volume d'entrée Vin(t) », pendant une durée prédéterminée. [0047] Parallèlement à l'admission du carburant dans le rail d'injection 220, le calculateur 260 commande un ou plusieurs injecteurs 230, selon la configuration du moteur 10, afin d'injecter du carburant du rail d'injection 220 vers le ou les cylindres 11 correspondant. [0048] Pendant cette durée d'admission du carburant dans le rail d'injection 220, le capteur 250 réalise, lors (l'une étape El, des mesures de pression P,',(t) du carburant dans le rail d'injection 220. En effet, le capteur 250 envoie périodiquement, par exemple toutes les 10 ps, une mesure de la pression du carburant contenu dans le rail (l'injection 220. [0049] Ensuite, dans une étape E2, le calculateur 260 détermine notamment la variation de pression APmeas(t) du carburant pendant la durée prédéterminée d'admission du carburant dans le rail d'injection 220. Cette variation de pression A2'1',(t) est due à la fois au carburant admis dans le rail d'injection 220 par la pompe haute pression 210 et au carburant sortant du rail d'injection 220 par le ou les injecteurs 230. 7 [0050] Ainsi, le calculateur 260 détermine les variations de pression AP,,,(t) du carburant notamment à partir des mesures de la pression P10(t) du carburant réalisées précédemment, où : [0051] [Math.3] APmeas t = Prneas ( t) Prneas(( - (7)) [0052] avec 13,',',(t = 0) définissant la pression de carburant mesurée dans le rail d'injection 220 à l'instant initial de la durée prédéterminée pendant laquelle du carburant est pompé par la pompe haute pression 210 dans le rail d'injection 220. [0053] L'étape suivante consiste en l'acquisition, notamment par la mesure, ou en la modé- lisation de la température de carburant Te'''. [0054] Ensuite, lors d'une étape E3, le calculateur 260 calcule la variation de volume (t) de carburant circulant dans le rail d'injection 220 pendant la durée prédéterminée d'admission du carburant dans le rail d'injection 220, à partir de la variation de pression déterminée lors de l'étape précédente, selon la formule suivante : [0055] [Math.4[ nleas t - TC CP ( APmeas(t) X Vs:y AV s a- 1.s rneas(t). 17 C Leb U ) [0056] où V. désigne le volume de l'ensemble du système haute pression, comprenant le volume interne du rail d'injection 220, des injecteurs 230 et les tubes (non représentés) reliant le rail d'injection 220 et les injecteurs 230, K désigne le module d'élasticité du carburant, définissant une variation de volume du carburant en fonction d'une contrainte de compression et dépendant ici des mesures de pression P,''s(t) et de la température du carburant Tearb'. [0057] Ensuite, dans une étape E4, le calculateur 260 sélectionne ou détermine un modèle de pompage V1,0',(t) de volume de carburant dans le rail d'injection 220 par la pompe haute pression 210 en fonction du temps. Un exemple de modèle de pompage V',0,,0,(0, illustré sur le graphique supérieur de la figure 3, représente la variation de volume AV ',',(t) de carburant dans le rail d'injection 220 lors d'un pompage sans injection. Le modèle de pompage V',',,,,(t) peut être prédéterminé et stocké dans une zone mémoire du calculateur 260 ou bien être déterminé en temps réel par le calculateur 220. Le modèle de pompage V',',,(t) peut être généré de façon empirique de manière connue en soi ou à partir des paramètres de commande de la pompe haute pression 210 et de la structure de ladite pompe haute pression 210. [0058] Puis, dans une étape ES, le calculateur 260 détermine le volume d'entrée V11(t) à partir du modèle de pompage Vmodel(t) utilisé précédemment. [0059] Le volume d'entrée V11(t) peut être défini selon l'équation suivante : [0060] 8 [Math.5] Vin ( t ) Vmodel ( t - DH ) X FC [0061] où DH désigne un délai hydraulique, FC désigne un facteur de correction et t désigne le temps. [0062] Le délai hydraulique DH et le facteur de correction FC permettent d'adapter le modèle de pompage V,,,,,del(t) au cas présent de la détermination du volume d'entrée Vin (t). Le calculateur 260 peut au préalable déterminer le facteur de correction FC de la variation du volume d'entrée Vin(t), pendant une phase sans injection (V0',(t = 0)), selon l'équation suivante : [0063] [Math.6] AV.- - (t) FC = ilwaS " in(t) " [0064] Le calculateur 260 détermine ensuite, lors d'une étape E6, le volume de carburant sortant du rail d'injection 220, en vue d'estimer le volume de carburant injecté dans le ou les cylindres 11 via un ou plusieurs injecteur 230, dit « volume de sortie Vou(i) », à partir du volume d'entrée Vin(t) et de la variation de volume AV,',,,(t) du carburant déterminée précédemment, en appliquant la formule suivante : [0065] [Math.7] Votu ( t ) Vin ( t aVméas(t) [0066] On notera que le volume de sortie V','(t) est une valeur négative, le volume de sortie V(t) étant une pelle du point de vue du rail d'injection 220. [0067] Les graphiques de la figure 3 représentent un exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention dans le cas d'injections réalisées de manière multiple. Selon le cas présent, un cycle d'injection comprend une injection initiale Il, commandée pendant la phase de pompage, et une injection principale 12, commandée après la phase de pompage. Ainsi, lors de l'injection initiale Il, le pompage et l'injection sont réalisés simultanément alors que lors de l'injection principale 12, seule une injection de carburant est réalisée. [0068] Le procédé est avantageusement mis en oeuvre lors de l'injection initiale Il, lorsque que le pompage (admission de carburant dans le rail d'injection 220) et l'injection (injection de carburant par les injecteurs 230) sont réalisés simultanément. [0069] Ainsi, le graphique supérieur de la figure 3 représente la variation de volume AV''', (t) du carburant et le modèle de pompage V - modc1(0- Le volume d'entrée Vin(t) est également représenté et a été estimé et obtenu à partir du modèle de pompag notamment corrigé par le facteur de correction FC et par suppression du délai hydraulique DH. [0070] Le graphique inférieur de la figure 3 représente le volume de sortie Vixit e Vioedei(1), 9 (0 comprenant une première variation de volume de carburant V1 permettant d'estimer le volume de carburant injecté dans au moins un cylindre 11 du moteur 10 via les injecteurs 230 lors de l'injection initiale -11 et une deuxième variation de volume de carburant V2, permettant d'estimer le volume de carburant injecté dans au moins un cylindre 11 du moteur 10 via les injecteurs 230 lors de l'injection principale 12. [0071] Le procédé mis en oeuvre permet ainsi de déterminer simplement le volume de sortie V0(t) lors d'un pompage et d'une injection concomitants, notamment lors d'une phase d'injection initiale Ti. [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5]