EP0127510A1 - Procédé de coupure de l'injection de carburant pendant les phases de décélération d'un moteur à combustion interne - Google Patents
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- F02D41/123—Introducing corrections for particular operating conditions for deceleration the fuel injection being cut-off
Definitions
- the present invention relates to a method for cutting off the injection of fuel in the deceleration phases of an internal combustion engine.
- This fuel injection cutoff can be triggered in response to the closing of an electrical switch indicating the closed position of the engine air flow control throttle, upon detection of a pressure threshold prevailing at the manifold. intake, upon detection of a predetermined limit injection time or the like.
- the fuel economy achieved will be greater the longer the injection cut-off. It is therefore desirable to put the injection system back into service, that is to say injecting fuel again, at an engine speed which is as low as possible.
- Patent GB-A-2,062,295 attempts to provide a solution to this problem by means of a process according to which the injection of fuel is interrupted in response to the detection of a deceleration, the period of rotation of the engine over consecutive equal intervals or angles of rotation, calculate the difference between the period measured over the last interval and the period measured over the previous interval, compare this difference to a fixed threshold to determine whether the engine is in slow or rapid deceleration and the fuel injection is again commanded at one or other of the two fixed thresholds of engine speed depending on whether the engine is decelerating slowly or rapidly.
- the invention aims to eliminate these drawbacks by means of a fuel injection cut-off method for an internal combustion engine with electronically controlled injection which ensures satisfactory engine operation in terms of quality and driving pleasure, while making it possible to maximize savings in consumption by anticipating the re-coupling phenomenon when there is a risk of engine stalling.
- the subject of the invention is a method of cutting off the fuel injection in the deceleration phases of an internal combustion engine, according to which the fuel injection is interrupted in response to the detection of a deceleration and fuel injection is re-ordered when a threshold linked to the engine speed is reached, characterized in that the speed (N) or the period of rotation (T) of the engine is measured at intervals or angles of consecutive equal rotations, we calculate the difference ( ⁇ N, ⁇ T) between the speed or period (X, T) measured on the last intern angular valle and the value ( n , n ) seen through a pass filter at the top of the speed or of the period (N n-1 , T n-1 ) measured over the previous angular interval, the said difference (AN, ⁇ T) is compared to a fixed threshold (S) and, if a deceleration condition of the engine is detected, fuel injection is again ordered when the difference (6 N, ⁇ T) is greater than the threshold ( S).
- the graph in FIG. 1 shows an example of evolution of the speed N (t r / min) of an internal combustion engine with petrol injection and with controlled ignition of a motor vehicle.
- N the speed of an internal combustion engine with petrol injection and with controlled ignition of a motor vehicle.
- the engine speed is constant and, from time t 1 ′ , a deceleration under load occurs following a lift of the accelerator pedal from the driver of the vehicle.
- time t 2 it disengages and it is noted that the deceleration of the motor is then much more accentuated than between the instants t 1 and t 2 .
- This graph in FIG. 1 shows that the re-coupling threshold N S must be both high to avoid stalling the engine during large idle decelerations and as low as possible to maximize consumption gains during the lowest decelerations under load where the risk of stalling is not as high.
- N S re- coupling threshold as a function of the instantaneous engine operating conditions.
- One solution would consist in comparing the derivative of the speed or the period of the engine calculated over an angular rotation interval with a threshold which itself is a function of the speed.
- this solution is relatively complex and cumbersome to implement.
- the invention consists, when a deceleration condition has been detected and the fuel injection cut off, continuously comparing to a fixed threshold S the difference between the speed or period of rotation of the engine measured on the last angular interval and the speed or period measured at the previous angular interval seen through a high-pass filter, and to order fuel injection again when the difference is greater than the threshold S.
- the angular interval chosen will be preferably equal to that which separates the passage of the pistons through top dead center, namely a half-turn in the case of a four-cylinder engine.
- FIG. 2 describes a single-point injection system for implementing the method according to the invention.
- a similar injection system is described in more detail in French patent application 82-13996 to which reference may be made, it being understood that the invention is not limited to such a system.
- the single-point injection system shown comprises a programmed microcomputer 1 such as, for example, the microprocessor MC 6801, which receives on an input the value of the pressure in the intake manifold of the engine supplied by a sensor of pressure 2 and converted into digital form by an analog / digital converter 3.
- a position sensor 4 detecting the passage of the teeth which is provided at its periphery with a target fixed on the crankshaft of the engine and rotating in synchronism with it delivers a signal which is shaped and processed in a block 5.
- Block 5 produces a synchronization signal S identifying the passage of each cylinder through a top dead center and used by the microcomputer 1 to calculate the speed of the engine.
- the acquisition and calculation of these "pressure” and “speed” parameters and a map which it has in memory allow the microcomputer 1 to calculate the injection time "t. Calculated” according to an appropriate algorithm. Thanks to the synchronization signal Sy and its internal clock, the microcomputer 1 controls, in the vicinity of the top dead center, the opening of an injector 7 via a power circuit 6.
- the computer 1 is connected by one of its inputs to an electrical throttle switch 8 which closes when the engine throttle valve is in the closed position, that is to say that the driver has his foot lifted from the accelerator pedal.
- FIG. 3 represents an algorithm which can be inserted into the main program of the injection computer 1 to implement the injection cut-off method.
- this program as well as the cut-off algorithm takes place with a periodicity depending on the number of cylinders of the engine, that is to say at each half-turn in the case of a four-cylinder engine, which will be assumed to be the case later.
- the first step 10 is a test on the speed N of the engine which is compared to a limit speed N 1 .
- the injection is never cut off if the rotation speed is lower than this limit speed N 1 , for example 1100 rpm; in this case, the injection time t i is then calculated by a conventional subroutine 11 as a function, in particular, of the speed and the pressure, as indicated above.
- a test is carried out at 12 to determine whether or not the engine is decelerating.
- the response to this test is given by the state of the contactor 8 (opening or closing), or by any other appropriate means.
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Abstract
Description
- La présente invention concerne un procédé de coupure de l'injection de carburant dans les phases de décélération d'un moteur à combustion interne.
- Avec les systèmes d'injection de carburant à commande électronique, qu'ils soient du type mono-point ou multi-points, il est possible d'améliorer la consommation moyenne des moteurs en coupant l'injection de carburant dans les zones de forte décélération.
- Cette coupure de l'injection de carburant peut être déclenchée en réponse à la fermeture d'un contacteur électrique indiquant la position fermée du papillon de commande de débit d'air du moteur, à la détection d'un seuil de la pression régnant au collecteur d'admission, à la détection d'un temps d'injection limite prédéterminé ou analogue.
- L'économie de carburant réalisée sera d'autant plus importante que la coupure d'injection sera plus longue. Il est donc souhaitable de remettre en service le système d'injection , c'est-à-dire d'injecter à nouveau du carburant, à un régime du moteur qui soit le plus bas possible.
- Ceci ne va pas sans difficultés car on constate que la chute de régime d'un moteur non chargé est beaucoup plus importante lorsqu'il n'est pas alimenté. Il résulte donc de la procédure de coupure en décélération un risque élevé de calage du moteur lorsque le régime de remise en service de l'injection, ci-après appelé "régime ou seuil de réattelage", est trop bas. Ce phénomène est sensible après une accélération à vide (particulièrement en présence d'une direction assistée braquée) ou lorsque le conducteur débraye après une longue décélération en charge.
- Cette difficulté peut être rencontrée avec des systèmes d'injec - tion multi-points (un injecteur par cylindre), mais elle est fortement amplifiée avec un système d'injection de type mono-point comportant un injecteur unique positionné au-dessus d'un papillon disposé dans un corps similaire à celui d'un carburateur pour commander le débit d'air du moteur. Il existe en effet pour celui-ci un retard important entre l'ordre de reprendre l'injection et le moment où un cylindre a reçu suffisamment de carburant pour assurer une combustion correcte.
- Le brevet GB-A-2.062.295 tente d'apporter une solution à ce problème au moyen d'un procédé suivant lequel on interrompt l'injection de carburant en réponse à la détection d'une décélération, on mesure la période de rotation du moteur sur des intervalles ou angles de rotation égaux consécutifs, on calcule la différence entre la période mesurée sur le dernier intervalle et la période mesurée sur l'intervalle précédent, on compare cette différence à un seuil fixe pour déterminer si le moteur est en état de décélération lente ou rapide et on commande à nouveau l'injection de carburant à l'un ou l'autre des deux seuils fixes de vitesse de rotation du moteur suivant que celui-ci est en décélération lente ou rapide.
- Toutefois, un tel procédé n'est pas fiable en raison de l'existence de variations rapides de la période instantanée du moteur qui sont souvent fugitives et d'origine mécanique, tel que du jeu dans les transmissions, des problèmes de suspension du moteur, ou bien encore tout autre phénomène engendrant des variations de vitesse instantanées et brèves. Il peut en résulter des détections erronées de conditions de décélération lente ou rapide qui peuvent se traduire, soit par un "réattelage" prématuré si l'on a détecté par erreur une décélération rapide, soit au contraire par un calage du moteur dans le cas contraire. Par ailleurs, l'utilisation de deux seuils de "réattelage" fixes au lieu d'un seul est une solution de compromis qui n'élimine pas totalement les risques de calage du moteur et ne permet pas d'optimiser le processus de coupure de l'injection de carburant en décélération.
- L'invention vise à éliminer ces inconvénients au moyen d'un procédé de coupure de l'injection de carburant pour un moteur à combustion interne à injection commandée électroniquement qui assure un fonctionnement satisfaisant du moteur sur le plan qualitatif et agrément de conduite, tout en permettant de maximiser les gains en consommation grâce à une anticipation du phénomène de réattelage lorsqu'il y a risque de calage du moteur.
- A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de coupure de l'injection de carburant dans les phases de décélération d'un moteur à combustion interne, suivant lequel on interrompt l'injection de carburant en réponse à la détection d'une décélération et on commande à nouveau l'injection de carburant lorsqu'un seuil lié au régime du moteur est atteint, caractérisé en ce qu'on mesure la vitesse (N) ou la période de rotation (T) du moteur sur des intervalles ou angles de rotation égaux consécutifs, on calcule la différence (Δ N, Δ T) entre la vitesse ou période (X , T ) mesurée sur le dernier inter- n n valle angulaire et la valeur(n, n) vue à travers un filtre passe-haut de la vitesse ou de la période (Nn-1, Tn-1) mesurée sur l'intervalle angulaire précédent, on compare ladite différence (A N, ΔT) à un seuil fixe (S) et, si une condition de décélération du moteur est détectée, on commande à nouveau l'injection de carburant lorsque la différence (6 N, Δ T) est supérieure au seuil (S).
- D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre d'un exemple de mise en oeuvre illustré par les dessins annexés sur lesquels :
- - la figure 1 est un graphique montrant la variation du régime d'un moteur à injection d'essence en fonction du temps dans le cas d'une décélération en charge suivie d'une décélération à vide ;
- - la figure 2 est un schéma-bloc d'un système d'injection mono-point pour la mise en oeuvre du procédé de coupure de l'injection suivant l'invention ; et
- - la figure 3 est un algorithme illustrant le procédé suivant l'invention.
- Le graphique de la figure 1 montre un exemple d'évolution du régime N (tr/mn) d'un moteur à combustion interne à injection d'essence et à allumage commandé de véhicule automobile. Entre les instants t0 et t1 le régime du moteur est constant et, à partir de l'instant t1', il se produit une décélération en charge consécutive à un levé de pied de la pédale d'accélérateur de la part du conducteur du véhicule. A l'instant t2 celui-ci débraye et on constate que la décélération du moteur est alors beaucoup plus accentuée qu'entre les instants t1 et t2.
- L'injection d'essence ayant été coupée à l'instant t du levé de pied de la pédale d'accélérateur, cette injection est remise en service à un régime NS appelé "seuil de réattelage", à l'instant t3. La pédale d'accélérateur étant supposée être toujours relâchée, c'est-à-dire le papillon des gaz fermé, le régime du moteur décroît ensuite progressivement jusqu'au régime de ralenti NR du moteur.
- Ce graphique de la figure 1 montre que le seuil de réattelage NS doit être à la fois élevé pour éviter le calage du moteur lors des fortes décélérations à vide et le plus bas possible pour maximiser les gains de consommation lors des plus faibles décélérations en charge où le risque de calage n'est pas aussi élevé.
- Ceci conduit à adopter un seuil de réattelage NS variable en fonction des conditions instantanées de fonctionnement du moteur. Une solution consisterait à comparer la dérivée du régime ou de la période du moteur calculée sur un intervalle de rotation angulaire à un seuil lui-même fonction du régime. Toutefois, cette solution est relativement complexe et lourde à mettre en oeuvre.
- Pour résoudre ce problème, l'invention consiste, lorsqu'une condition de décélération a été détectée et l'injection de carburant coupée, à comparer en permanence à un seuil fixe S la différence entre la vitesse ou période de rotation du moteur mesurée sur le dernier intervalle angulaire et la vitesse ou période mesurée à l'intervalle angulaire précédent vue à travers un filtre passe-haut, et à commander à nouveau l'injection de carburant lorsque la différence est supérieure au seuil S. L'intervalle angulaire choisi sera de préférence égal à celui qui sépare le passage des pistons par le point mort haut, à savoir un demi-tour dans le cas d'un moteur à quatre cylindres.
- La figure 2 décrit un système d'injection mono-point pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention. Un système d'injection similaire est décrit plus en détail dans la demande de brevet français 82-13996 à laquelle on pourra se reporter, étant entendu que l'invention n'est pas limitée à un tel système.
- Brièvement, le système d'injection mono-point représenté comprend un microcalculateur programmé 1 tel que, par exemple, le microprocesseur MC 6801, qui reçoit sur une entrée la valeur de la pression dans la tubulure d'admission du moteur fournie par un capteur de pression 2 et convertie sous forme numérique par un convertisseur analogique/numérique 3. Un capteur de position 4 détectant le passage des dents dont est munie à sa périphérie une cible fixée sur le vilebrequin du moteur et tournant en synchronisme avec lui délivre un signal qui est mis en forme et traité dans un bloc 5. Le bloc 5 produit un signal de synchronisation S identifiant le passage de chaque cylindre par un point mort haut et servant au microcalculateur 1 à calculer la vitesse du moteur. L'acquisition et le calcul de ces paramètres "pression" et "vitesse" et une cartographie qu'il possède en mémoire permettent au microcalculateur 1 de calculer le temps d'injection "t. calculé" suivant un algorithme approprié. Grâce au signal de synchronisation Sy et à son horloge interne, le microcalculateur 1 commande, au voisinage du point mort haut, l'ouverture d'un injecteur 7 par l'intermédiaire d'un circuit de puissance 6.
- En outre le calculateur 1 est connecté par l'une de ses entrées à un contacteur électrique de papillon 8 qui se ferme lorsque le papillon des gaz du moteur est en position de fermeture, c'est-à-dire que le conducteur a le pied levé de la pédale d'accélérateur.
- On se reportera maintenant à la figure 3 qui représente un algorithme pouvant être inserré dans le programme principal du calculateur d'injection 1 pour mettre en oeuvre le procédé de coupure de l'injection. Comme connu en soi, ce programme ainsi que l'algorithme de coupure se déroulent avec une périodicité fonction du nombre de cylindres du moteur, c'est-à-dire à chaque demi-tour dans le cas d'un moteur à quatre cylindres, ce que l'on supposera être le cas dans la suite.
- La première étape 10 est un test sur la vitesse N du moteur que l'on compare à un régime limite N1. En effet, on ne procède jamais à la coupure de l'injection si la vitesse de rotation est inférieure à ce régime limite N1, par exemple 1 100 tr/mn ; dans ce cas, le temps d'injection ti est alors calculé par un sous-programme classique 11 en fonction, notamment, du régime et de la pression, comme indiqué précédemment.
- Si le régime N est supérieur au régime limite N1, on effectue en 12 un test pour déterminer si le moteur est ou non en décélération. La réponse à ce test est donnée par l'état du contacteur 8 (ouverture ou fermeture), ou par tout autre moyen approprié.
- Si une décélération n'est pas détectée on passe au sous-programme 11 et, dans le cas contraire, on calcule et mémorise le temps T n mis par le moteur pour effectuer le dernier demi-tour (étape 13).
- Les deux étapes suivantes 14a et 14b consistent à effectuer des calculs pour comparer au seuil S la différence entre la période mesurée sur le dernier intervalle angulaire et la période mesurée à l'intervalle angulaire précédent vue à travers un filtre passe-haut, ce qui permet de s'affranchir de manière simple des problèmes de variations de vitesse parasites. Considérée en transformée de Laplace, cette comparaison s'exprime sous la forme :
- - P est l'opérateur de Laplace
- - est une constante de temps de filtrage de valeur prédéterminée.
-
- - Tn-1 est la période mesurée à l'intervalle angulaire précédent ;
- - Tn-1 est la valeur de la période vue à travers un filtre passe-haut à l'intervalle angulaire précédent ;
- - α est une constante programmable de valeur prédéterminée ;
-
- - si A T est inférieur au seuil S on maintient la coupure de l'injection (t. i = 0 à l'étape 16) et on passe à la suite du programme représentée sous forme du bloc 17 ;
- - si Δ T est supérieur ou égal au seuil S, on reprend l'injection de carburant. Pour cette première injection suivant une coupure, on engendre de préférence un temps d'injection constant K (étape 18), nettement supérieur, par exemple de trois à cinq fois, à celui qui serait normalement calculé par le microcalculateur en fonction des paramètres instantanés du moteur, sachant que le papillon est alors fermé et que le régime de réattelage NS, bien que variable, est compris en pratique dans une certains fourchette, de l'ordre de 1 300 à 1 500 tr/mn.
- Il est connu que, lors d'un démarrage à froid ou après une coupure en décélération, une partie du carburant injecté à tendance à se déposer sur les parois du collecteur d'admission. L'injection d'une quantité de carburant nettement supérieure à celle théoriquement nécessaire pour assurer la combustion pour les conditions données du moteur, lors du premier coup d'injection suivant une coupure, permet de remédier à ce phénomène de mouillage des parois du collecteur d'admission.
- Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits et de nombreuses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. C'est ainsi, par exemple, que l'on peut calculer la variation de régime A N au lieu de la variation de période Δ T d'un intervalle angulaire au suivant et comparer A N à un seuil fixe. On peut également réaliser les tests 10 et 12 sur le régime limite N1 et la détection d'une décélération après le calcul de la période T ou du régime N à l'intervalle précédent, ou après le calcul de A T ou Δ N. La relation (1) peut donc s'exprimer sous la forme générale :
- On notera enfin qu'à la reprise de l'injection suivant une coupure en décélération, on peut engendrer plusieurs coups d'injection de durée supérieure à celle théoriquement nécessaire pour assurer la combustion pour les conditions données du moteur.
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