FR2926110A1

FR2926110A1 - Dispositif de controle de fonctionnement d'un moteur a combustion interne, a rephasage perfectionne d'evenements d'injection.

Info

Publication number: FR2926110A1
Application number: FR0800109A
Authority: FR
Inventors: Alain Aubourg
Original assignee: Siemens VDO Automotive SAS
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2008-01-09
Filing date: 2008-01-09
Publication date: 2009-07-10
Anticipated expiration: 2028-01-09
Also published as: CN101910595B; FR2926110B1; WO2009086871A1; CN101910595A; US8423268B2; US20100280744A1

Abstract

Un dispositif (D) est dédié au contrôle du fonctionnement d'un moteur à combustion interne (M) comprenant au moins deux cylindres (Ci) équipés chacun d'au moins une soupape d'admission (SA) et d'au moins un injecteur (IJ), et du type dit à injection de carburant indirecte et séquentielle. Ce dispositif (D) comprend des moyens de détection (MD) chargés de détecter une erreur de phasage d'événement d'injection par rapport à des positions angulaires de référence propres aux différents cylindres (Ci), et des moyens de contrôle (MC) chargés, en cas de détection d'une erreur de phasage d'un cylindre (Ci), de rephaser la commande d'ouverture de l'injecteur (IJ) de ce cylindre (Ci) après fermeture de la soupape d'admission (SA).

Description

1 L'invention concerne le contrôle du fonctionnement d'un moteur à combustion interne, et plus précisément le rephasage d'événements d'injection d'un moteur en cas de détection d'erreur de phasage. L'invention concerne plus particulièrement les moteurs à combustion interne, à cycle à quatre temps, et du type dit à injection de carburant indirecte et séquentielle (c'est-à-dire comportant au moins un injecteur par cylindre en amont d'une soupape d'admission et ledit injecteur étant ouvert au moins une fois par cycle moteur), et dépourvus d'un système de détrompage entre les deux tours d'un cycle moteur (c'est-à-dire, par exemple, en l'absence d'un capteur de position d'arbre à cames).

On entend ici par événement d'injection l'ouverture d'un injecteur. Comme le sait l'homme de l'art, certains moteurs du type précité comprennent un dispositif de contrôle moteur comportant des moyens de détection chargés de détecter, une fois qu'ils sont en fonctionnement, des erreurs de phasage d'événement(s) d'injection par rapport à des positions angulaires de référence du vilebrequin, propres à leurs différents cylindres, ainsi que des moyens de contrôle chargés de rephaser des événements d'injection en cas de détection d'erreur de phasage. Le rephasage (ou resynchronisation) consiste à décaler un événement d'injection d'un tour (soit 360° du vilebrequin) dans un cycle moteur. Pendant la transition de rephasage, il faut s'assurer que chaque cylindre reçoive à chaque cycle moteur une quantité de carburant nécessaire à une bonne combustion. Des précautions doivent en effet être prises car le mélange air-carburant n'est admis dans un cylindre que pendant l'ouverture de sa (ses) soupape(s) d'admission, c'est-à-dire pendant environ le quart du cycle moteur complet, et donc la quantité de carburant admise dans le cylindre dépend de la durée d'ouverture totale de l'injecteur entre deux ouverture de la (des) soupape(s) d'admission. Au moins deux solutions ont été proposées pour contrôler le rephasage des événements d'injection en cas de détection d'erreur(s) de phasage. Une première solution consiste à démarrer systématiquement le moteur en commandant les injecteurs une fois par tour moteur en injectant à chaque ouverture d'injecteur la moitié de la quantité de carburant nécessaire à la combustion, puis à passer à une injection par cycle moteur avec le bon phasage d'injection dès qu'un moyen de détrompage, moteur tournant, est en mesure de différencier les deux tours moteur d'un cycle moteur. Une seconde solution consiste à démarrer systématiquement le moteur en commandant les injecteurs une fois par cycle moteur, puis, dès qu'une erreur de phasage 2 est détectée, à décaler progressivement les événements d'injection de quelques degrés à chaque cycle moteur jusqu'à ce que l'on obtienne un décalage total de 360°. Aucune solution connue n'étant entièrement satisfaisante, l'invention a donc pour but d'améliorer la situation.

Elle propose à cet effet un dispositif, dédié au contrôle du fonctionnement d'un moteur à combustion interne (du type présenté dans la partie introductive), et comprenant des moyens de détection chargés de détecter des erreurs de phasage d'événement(s) d'injection par rapport à des positions angulaires de référence propres aux différents cylindres, et des moyens de contrôle chargés de rephaser des événements d'injection en cas de détection d'erreur(s) de phasage. Ce dispositif se caractérise par le fait que ses moyens de contrôle sont chargés, en cas de détection d'une erreur de phasage d'un cylindre, de rephaser en une seule opération la commande d'ouverture de l'injecteur de ce cylindre après fermeture la soupape d'admission.

Le dispositif de contrôle selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : - ses moyens de contrôle peuvent être chargés de déterminer une nouvelle position angulaire de référence pour un cylindre et instaurer cette nouvelle position angulaire de référence lorsque la position angulaire de référence précédente du cylindre est passée depuis 360°. La position angulaire de référence nouvellement instaurée définit alors le début d'un nouveau cycle moteur et sert de référence pour phaser la commande d'ouverture de l'injecteur dans ce nouveau cycle ; ses moyens de contrôle peuvent être chargés d'instaurer les nouvelles positions angulaires de référence cylindre après cylindre ; - ses moyens de contrôle peuvent être chargés d'interrompre l'ouverture de l'injecteur d'un cylindre lorsque cette ouverture se déroule pendant l'instauration de la nouvelle position angulaire de référence du cylindre ; - ses moyens de contrôle peuvent être chargés de générer une nouvelle position angulaire de référence d'un cylindre tous les 720° après l'instauration de sa nouvelle position angulaire de référence et après le rephasage de l'un au moins de ses événements d'injection par rapport à cette dernière; ses moyens de contrôle peuvent être chargés, lors d'une phase de démarrage du moteur, de commander l'ouverture de chaque injecteur une fois par cycle moteur. L'invention concerne également une unité de contrôle moteur, ou ECU (acronyme 35 anglais pour Engine Control Unit ) comprenant un dispositif de contrôle du type de celui présenté ci-avant. 3 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 illustre de façon très schématique et fonctionnelle une partie d'un moteur couplée à une unité de contrôle moteur équipée d'un dispositif de contrôle selon l'invention, la figure 2 illustre de façon schématique un premier exemple de diagrammes temporels d'événements survenant dans les quatre cylindres d'un moteur en présence d'une petite durée d'injection et d'une erreur de phasage au démarrage liée à un angle de début d'injection inférieur à 360°, la figure 3 illustre de façon schématique un deuxième exemple de diagrammes temporels d'événements survenant dans les quatre cylindres d'un moteur en présence d'une petite durée d'injection et d'une erreur de phasage au démarrage liée à un angle de début d'injection supérieur à 360°, - la figure 4 illustre de façon schématique un troisième exemple de diagrammes temporels d'événements survenant dans les quatre cylindres d'un moteur en présence d'une longue durée d'injection et d'une erreur de phasage au démarrage. Les dessins annexés pourront non seulement servir à compléter l'invention, mais aussi contribuer à sa définition, le cas échéant. L'invention a pour objet de permettre le rephasage d'événements d'injection d'un 20 moteur à combustion interne (du type présenté dans la partie introductive) en cas de détection d'erreur(s) de phasage. Dans ce qui suit, on considère à titre d'exemple non limitatif que le moteur à combustion interne fait partie d'un véhicule automobile. Mais, l'invention n'est pas limitée à ce type d'application. 25 Comme cela est illustré sur la figure 1, un moteur (à combustion interne, à quatre temps et à injection de carburant indirecte et séquentielle) M comprend notamment au moins deux cylindres Ci, dans chacun desquels se déplace un piston PN connecté à un vilebrequin V, et comportant chacun au moins une soupape d'admission SA et un injecteur IJ qui sont contrôlés par un dispositif de contrôle D selon l'invention. 30 Dans l'exemple de réalisation non limitatif illustré sur la figure 1, le dispositif D fait partie d'une unité de contrôle moteur (ou ECU ou encore électronique de bord) UC, destinée à déterminer et délivrer des valeurs de paramètres de réglage (ou de fonctionnement) du moteur M en fonction d'instructions et/ou consignes et de paramètres représentatifs du fonctionnement en cours du moteur M. 35 Comme cela est schématiquement et fonctionnellement illustré sur la figure 1, le dispositif D comprend essentiellement un module de détection MD et un module de 4 contrôle MC couplés l'un à l'autre. Le module de détection MD est chargé de détecter une erreur de phasage d'injection. Cette détection d'erreur de phasage repose sur l'analyse de signaux issus du fonctionnement du moteur, caractéristiques d'un phasage adéquat, à des instants prédéterminés. On peut se reporter aux demandes de brevet français FR 07 03 953, FR 07 03 954, FR 07 03 956 ou FR 07 03 957 de la Demanderesse à titre d'information. Dans ce qui suit, on considère de façon non limitative que la position angulaire de référence du vilebrequin V, pour un cylindre Ci donné, correspond à l'angle 0° du cycle moteur. Lorsque le phasage est correct, cette position angulaire de référence d'un cylindre correspond à peu près à ce que l'homme de l'art appelle le point mort bas du piston PN de ce cylindre Ci, en fin de course d'admission d'air. Chaque cylindre a sa propre position angulaire unique de référence du vilebrequin V pour appliquer les angles d'ouverture souhaités de son injecteur IJ, cette position angulaire de référence étant définie par le dispositif de contrôle D tous les 720° vilebrequin (soit une fois par cycle moteur).

Le module de contrôle MC est chargé, comme indiqué ci-dessus, de définir la position angulaire de référence du vilebrequin V pour chaque cylindre Ci, et de rephaser des événements d'injection (ouverture(s) d'injecteur IJ) lorsque le module de détection MD détecte une erreur de phasage. Plus précisément, lorsque le module de détection MD détecte une erreur de phasage d'un cylindre Ci (moteur en fonctionnement), le module de contrôle MC rephase la commande d'ouverture de l'injecteur IJ et/ou de la soupape d'admission SA de ce cylindre Ci une fois que cette soupape d'admission SA a été fermée. On entend ici par rephaser une commande d'ouverture d'injecteur le fait de phaser la commande d'ouverture d'injecteur par rapport à une nouvelle position angulaire de référence.

Le rephasage de l'injection commençant au moment où la soupape d'admission SA se referme, la transition (de rephasage ou resynchronisation) peut alors être quasi-instantanée sans risque de dérive de richesse. De préférence, le module de contrôle MC détermine une nouvelle position angulaire de référence pour chaque cylindre Ci, un cylindre après l'autre, une fois par cylindre, dès que la position angulaire de référence précédente, donc erronée, de ce cylindre Ci est passée depuis exactement 360°(au lieu de 720°). Cette position angulaire de référence nouvellement instaurée définit alors le début d'un nouveau cycle moteur. De plus, elle sert de référence temporelle pour phaser la commande d'ouverture de l'injecteur IJ du cylindre Ci dans le nouveau cycle, c'est-à-dire pour caler temporellement correctement le début de l'ouverture de l'injecteur par rapport au début du nouveau cycle. Le module de contrôle MC procède préférentiellement à l'instauration des nouvelles positions angulaires de référence, dans l'ordre d'allumage des cylindres. En d'autres termes, on instaure la nouvelle position du premier cylindre Cl, puis celle du troisième cylindre C3, puis celle du quatrième cylindre C4, et enfin celle du deuxième cylindre C2, par exemple pour un moteur M comportant quatre cylindres et dont la séquence d'allumage des 5 Cylindres Ci est "1-3-4-2". Par ailleurs, le module de contrôle MC est préférentiellement agencé de manière à interrompre l'ouverture de l'injecteur IJ d'un cylindre Ci lorsque cette ouverture se déroule pendant la phase d'instauration de la nouvelle position angulaire de référence de ce cylindre Ci.

On notera qu'une fois que le module de contrôle MC a défini la nouvelle position angulaire de référence d'un cylindre Ci et rephasé un événement d'injection de ce cylindre Ci par rapport à cette nouvelle position angulaire de référence, il revient dans un fonctionnement standard consistant à générer une nouvelle position angulaire de référence du cylindre Ci tous les 720°(soit une fois par cycle moteur).

On notera également que dans le but de réduire les émissions de polluants lors de chaque phase de démarrage, le module de contrôle MC peut commander une ou plusieurs ouvertures de chaque injecteur IJ sur la base d'un cycle moteur, en injectant la quantité totale de carburant, plutôt que de commander une ou plusieurs ouvertures de chaque injecteur IJ sur la base du tour moteur, en injectant la moitié de la quantité totale de carburant. On se réfère maintenant à la figure 2 pour décrire un premier exemple de rephasage d'événements d'injection d'un moteur à quatre cylindres Ci, lorsque l'injection est de courte durée et lorsqu'une erreur de phasage au démarrage, liée à un angle de début d'injection supérieur à 360° sur chaque cylindre Ci, a été détectée par le module de détection MD. Il s'agit ici d'une erreur de calage du début de l'ouverture des injecteurs IJ. Sur cette figure 2, un rectangle grisé (OSA) matérialise la durée de l'ouverture de la soupape d'admission SA d'un cylindre Ci, un rectangle hachuré de gauche à droite (01) matérialise la durée de l'ouverture de l'injecteur IJ d'un cylindre Ci, et un rectangle hachuré de gauche à droite et barré par une croix (OINR) matérialise une ouverture d'injecteur IJ d'un cylindre Ci non réalisée. Dans ce premier exemple, on demande la resynchronisation (ou le rephasage) a un instant RD où la soupape d'admission SA du quatrième cylindre C4 est ouverte. Le module de contrôle MC détermine donc une nouvelle position angulaire de référence PR4' pour le quatrième cylindre C4 puis instaure cette nouvelle position angulaire de référence PR4' 360° après la position angulaire de référence précédente PR4 de ce quatrième cylindre C4. En raison de cette nouvelle position angulaire de référence PR4' la phase d'ouverture de la soupape d'admission SA se retrouve correctement placée dans le quatrième quart du 6 nouveau cycle, mais .la position temporelle de l'injecteur IJ prévue jusqu'alors n'est pas correcte. Par conséquent, le module de contrôle MC interdit que la phase d'ouverture de l'injecteur IJ du quatrième cylindre C4 se déroule dans le premier quart prévu jusqu'alors et recale temporellement correctement (c'est-à-dire dans le troisième quart du nouveau cycle) le début de l'ouverture de cet injecteur IJ par rapport au début de ce nouveau cycle défini par la nouvelle position angulaire de référence PR4'. Ensuite, le module de contrôle MC effectue de même pour le deuxième cylindre C2, puis pour le premier cylindre Cl et enfin pour le troisième cylindre C3. On se réfère maintenant à la figure 3 pour décrire un deuxième exemple de rephasage d'événements d'injection d'un moteur à quatre cylindres Ci, lorsque l'injection est de courte durée et lorsqu'une erreur de phasage au démarrage, liée à un angle de début d'injection inférieur à 360° sur chaque cylindre Ci, a été détectée par le module de détection MD. Sur cette figure 3, un rectangle grisé (OSA) matérialise la durée de l'ouverture de la soupape d'admission SA d'un cylindre Ci, et un rectangle hachuré de gauche à droite (01) matérialise la durée de l'ouverture de l'injecteur IJ d'un cylindre Ci. Dans ce deuxième exemple, on demande la resynchronisation (ou le rephasage) a un instant RD où la soupape d'admission SA du quatrième cylindre C4 est ouverte. Le module de contrôle MC détermine donc une nouvelle position angulaire de référence PR4' pour le quatrième cylindre C4 puis instaure cette nouvelle position angulaire de référence PR4' 360° après la position angulaire de référence précédente PR4 de ce quatrième cylindre C4. En raison de cette nouvelle position angulaire de référence PR4' la position temporelle de l'injecteur IJ prévue jusqu'alors n'est pas correcte. Par conséquent, le module de contrôle MC recale temporellement correctement (c'est-à-dire dans le premier quart du nouveau cycle) le début de l'ouverture de l'injecteur IJ du quatrième cylindre C4 par rapport au début de ce nouveau cycle défini par la nouvelle position angulaire de référence PR4'. Ensuite, le module de contrôle MC effectue de même pour le deuxième cylindre C2, puis pour le premier cylindre C 1 et enfin pour le troisième cylindre C3. On se réfère maintenant à la figure 4 pour décrire un troisième exemple de rephasage d'événements d'injection d'un moteur à quatre cylindres Ci, lorsque l'injection est de longue durée et lorsqu'une erreur de phasage au démarrage a été détectée par le module de détection MD. Il s'agit ici d'une erreur de calage du début de l'ouverture des injecteurs IJ. Sur cette figure 4, un rectangle grisé (OSA) matérialise la durée de l'ouverture de la soupape d'admission SA d'un cylindre Ci, un rectangle hachuré de gauche à droite (OI) matérialise la durée de l'ouverture de l'injecteur IJ d'un cylindre Ci, et un rectangle hachuré de droite à gauche (011) matérialise une ouverture d'injecteur IJ d'un cylindre Ci interrompue. Dans ce troisième exemple, on demande la resynchronisation (ou le rephasage) a un instant RD où l'injecteur IJ et la soupape d'admission SA du quatrième cylindre C4 sont 7 ouvertes. Le module de contrôle MC détermine donc une nouvelle position angulaire de référence PR4' pour le quatrième cylindre C4 puis instaure cette nouvelle position angulaire de référence PR4' 360° après la position angulaire de référence précédente PR4 de ce quatrième cylindre C4. La phase d'instauration de la nouvelle position angulaire de référence PR4' du quatrième cylindre C4 se déroulant pendant que son injecteur IJ est ouvert, le module de contrôle MC interrompt cette phase d'ouverture, ce qui signifie que la position temporelle de l'injecteur IJ prévue jusqu'alors n'est pas correcte. Par ailleurs, en raison de la nouvelle position angulaire de référence PR4' la phase d'ouverture de la soupape d'admission SA se retrouve correctement placée dans le quatrième quart du nouveau cycle.

Par conséquent, le module de contrôle MC recale temporellement correctement (c'est-à-dire dans le premier quart du nouveau cycle) le début de l'ouverture de l'injecteur IJ du quatrième cylindre C4 par rapport au début de ce nouveau cycle défini par la nouvelle position angulaire de référence PR4'. Ensuite, le module de contrôle MC effectue de même pour le deuxième cylindre C2, puis pour le premier cylindre C 1 et enfin pour le troisième cylindre C3. Le module de contrôle MC et le module de détection MD sont préférentiellement réalisés sous la forme de modules logiciels (ou informatiques). Mais, ils peuvent être également réalisés sous la forme de circuits électroniques ou d'une combinaison de circuits électroniques et de logiciels.

L'invention permet de combiner les avantages offerts par chacune des deux solutions de l'art antérieur, à savoir une réduction des émissions de polluants lors de chaque phase de démarrage et une transition de synchronisation en une seul opération, donc très rapide, lorsque le rephasage est nécessaire, sans que cela n'entraîne une variation de richesse (non souhaitée).

L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation de dispositif de contrôle et d'unité de contrôle moteur décrits ci-avant, seulement à titre d'exemple, mais elle englobe toutes les variantes que pourra envisager l'homme de l'art.

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif (D) de contrôle du fonctionnement d'un moteur à combustion interne (M) comprenant au moins deux cylindres (Ci) équipés chacun d'au moins une soupape d'admission (SA) et d'au moins un injecteur (IJ), et du type dit à injection de carburant indirecte et séquentielle, ledit dispositif (D) comprenant des moyens de détection (MD) agencés pour détecter des erreurs de phasage d'événement d'injection par rapport à des positions angulaires de référence propres aux différents cylindres (Ci), et des moyens de contrôle (MC) agencés pour rephaser des événements d'injection en cas de détection d'erreur(s) de phasage, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle (MC) sont agencés, en cas de détection d'une erreur de phasage d'un cylindre (Ci), pour rephaser la commande d'ouverture de l'injecteur (IJ) dudit cylindre (Ci) après fermeture de ladite soupape d'admission (SA).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle (MC) sont agencés pour déterminer une nouvelle position angulaire de référence pour un cylindre (Ci) et instaurer cette nouvelle position angulaire de référence lorsque la position angulaire de référence précédente dudit cylindre (Ci) est passée depuis exactement 360°, ladite position angulaire de référence nouvellement instaurée définissant alors le début d'un nouveau cycle moteur et servant de référence pour phaser la commande d'ouverture de l'injecteur (IJ) du cylindre (Ci) dans ledit nouveau cycle.

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de 20 contrôle (MC) sont agencés pour instaurer une nouvelle position angulaire de référence cylindre (Ci) après cylindre (Ci').

4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle (MC) sont agencés pour interrompre l'ouverture de l'injecteur (IJ) d'un cylindre (Ci) lorsque cette ouverture se déroule pendant l'instauration de la nouvelle position 25 angulaire de référence dudit cylindre (Ci).

5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle (MC) sont agencés pour générer une nouvelle position angulaire de référence d'un cylindre (Ci) tous les 720° après instauration de sa nouvelle position angulaire de référence et après rephasage de l'un au moins de ses événements d'injection par rapport 30 à cette dernière.

6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle (MC) sont agencés, lors d'une phase de démarrage du moteur (M), pour commander l'ouverture de chaque injecteur (IJ) une fois par cycle moteur.

7. Unité (UC) de contrôle d'un moteur à combustion interne (M), caractérisée en ce 35 qu'elle comprend un dispositif de contrôle (D) selon l'une des revendications précédentes.