FR3021361A1

FR3021361A1 - Procede de reduction de la pression dans un reservoir haute-pression d'un moteur a combustion interne

Info

Publication number: FR3021361A1
Application number: FR1554174A
Authority: FR
Inventors: Till Wokoeck; Christian Alexander Muennich
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-05-20
Filing date: 2015-05-11
Publication date: 2015-11-27
Also published as: DE102014209540A1

Abstract

Procédé de réduction de la pression (310) dans un réservoir haute-pression qui alimente en carburant les injecteurs d'un moteur à combustion interne d'un véhicule. Selon le procédé on surveille un signal (340), et lorsque le signal (340) atteint une valeur prédéfinie, on commande un organe d'actionnement influençant la pression dans le réservoir haute-pression pour y réduire la pression (310), et la valeur prédéfinie du signal indique une réduction de la quantité de carburant à injecter (320), dans le moteur à combustion interne (100) par les injecteurs et/ou une réduction du couple (325) du moteur.

Description

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un procédé de réduc- tion de la pression dans un réservoir haute-pression d'un moteur à combustion interne équipant un véhicule par la régulation à l'aide d'un organe d'actionnement qui influence la pression dans le réservoir haute-pression, notamment pour des réduction de quantité injectée et/ou de couple ne résultant pas d'une demande du conducteur. Etat de la technique Les véhicules actuels fonctionnent pour certains avec un moteur à combustion interne équipé en technique de rampe commune (rail commun). Il s'agit de moteurs à combustion interne dont les injecteurs de carburant sont alimentés en carburant, notamment en gasoil par l'intermédiaire d'un réservoir à haute-pression, commun. La pression dans le réservoir à haute-pression (encore appelée pression de la rampe ou pression du rail) est fournie par une pompe haute-pression entraînée par le moteur à combustion interne. La pompe à haute-pression réalise la liaison entre le circuit basse-pression et le circuit haute-pression. On connaît différentes solutions pour la régulation de la pression. Cette régulation peut se faire soit côté haute-pression par une soupape de régulation de pression (encore appelée soupape DRV) sur le réservoir haute-pression ou côté aspiration (côté basse-pression) par l'intermédiaire d'une unité de dosage (encore appelée ZME) intégrée dans la pompe haute-pression ou constituant un composant distinct. Il s'agit du concept de mono-réglage. Les concepts bi-réglage appliquent les deux solutions. Dans les boîtes de vitesse automatiques actuelles, notamment les boîtes de vitesse à double embrayage dans les véhicules, il faut des commutations toujours plus brèves ou plus rapides de sorte que le couple du moteur à combustion interne est réduit brusquement, c'est-à-dire dans l'espace d'une phase d'injection. Cela correspond à une réduction brutale de la dose de carburant injectée dans les chambres de combustion du moteur à combustion interne. De même, une action de régulation du châssis peut né- cessiter une réduction brutale du couple du moteur à combustion in- terne. Comme les régulations de châssis peuvent concerner la sécurité, de telles actions ne doivent pas être empêchées. Si une réduction de couple est demandée, elle s'obtient par une réduction de la quantité injectée. Mais réduire la quantité injec- tée signifie que la pression diminuera moins dans le réservoir haute- pression. La régulation ne peut pas réduire par un réglage suffisamment rapide, l'alimentation en carburant vers la pompe haute-pression, notamment à l'intérieur d'une phase d'injection. Cela se traduit par des excursions de surpression dans le réservoir haute-pression.

Selon le document DE 101 31 506 A 1 une possibilité pour limiter la montée en pression dans le réservoir haute-pression consiste à laisser s'échapper la pression par une soupape lorsqu'on atteint un seuil. Pour cela, au début du mode de poussée du moteur à combustion interne, on réduit le décalage qui augmente le seuil en mode de fonctionnement normal. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un pro- cédé permettant d'éviter toute montée en pression inutile dans un réservoir à haute-pression alimentant les injecteurs de carburant d'un moteur à combustion interne. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention à pour objet un procédé de réduc- tion de la pression dans un réservoir haute-pression qui alimente en carburant les injecteurs d'un moteur à combustion interne équipant un véhicule, procédé selon lequel on surveille un signal, et lorsque le signal atteint une valeur prédéfinie, on commande un organe d'actionnement influençant la pression dans le réservoir haute-pression pour réduire la pression dans le réservoir haute-pression et la valeur prédéfinie du signal indique une réduction de la quantité de carburant à injecter, dans le moteur à combustion interne par les injecteurs et/ou une réduction du couple du moteur à combustion interne. En d'autres termes, l'invention a pour objet un procédé pour réduire la pression dans un réservoir haute-pression qui alimente en carburant les injecteurs du moteur à combustion interne. Il peut s'agir de la technique dite de rampe commune / rail commun, notam- ment pour les moteurs à combustion interne alimentés en gasoil. On surveille un signal qui, lorsqu'il atteint une valeur prédéfinie, commande un organe d'actionnement influençant la pression dans le réservoir haute-pression pour y réduire la pression. L'organe d'actionnement est notamment commandé par un régulateur, notamment un régulateur PI (Régulateur à composante proportionnelle et à composante intégrale). Cela permet de transmettre une réduction de pression nécessaire déjà au niveau de l'organe d'actionnement et de commander celui-ci de manière appropriée avant qu'une pression inutilement élevée ne s'établisse dans le réservoir haute-pression pour y être seulement détectée à ce moment. De façon préférentielle, l'organe d'actionnement qui in- fluence la pression dans le réservoir haute-pression comporte une unité de dosage pour doser le carburant, notamment pour la pompe à haute- pression, une soupape de régulation de pression ou l'un des injecteurs de carburant. Cela permet de tenir compte, par exemple, d'une régulation plus lente par l'unité de dosage (ZME). En variante, le cas échéant, on pourra réduire à temps la pression dans le réservoir haute-pression, par exemple par la soupape de régulation de pression ou éviter que cette pression ne s'établisse. Enfin, on pourra par exemple commander également l'un des injecteurs de carburant pour l'injection (notamment sans déclenchement) ce qui réduit également une monté inutile de la pression. La valeur prédéfinie du signal indique alors, notamment une réduction future d'une quantité injectée de carburant dans le mo- teur à combustion interne par les injecteurs et/ou une réduction, notamment future du couple fourni par le moteur à combustion interne. Le signal est notamment transmis par les réseaux de communication ou les systèmes de communication tel que le système Bus CAN ou Flexray dans le véhicule ou qui est ainsi fourni peut être affiché avec des va- leurs appropriées, notamment pour une réduction immédiate du couple et/ou de la quantité injectée. De façon avantageuse, la réduction de la quantité injectée et/ou du couple est demandée par la commutation automatique de la boîte de vitesse et/ou par une action de régulation sur le châssis. Dans les boîtes de vitesse automatiques actuelles telles que par exemple les boîtes à double embrayage, il peut être nécessaire de commuter brièvement et rapidement ce qui réduit brutalement le couple de sortie du moteur à combustion interne et correspond à une réduction brutale de la quantité de carburant injectée dans les cylindres ou les chambres de combustion du moteur à combustion interne. De même, une action de régulation sur le châssis par le système de commande du châssis, tel que par exemple le système ESP peut nécessiter une réduction brutale du couple fourni par le moteur à combustion interne. Comme les ac- tions de régulation du châssis peuvent concerner la sécurité, on ne peut les empêcher. Dans ces cas, le procédé de l'invention permet d'éviter l'établissement d'une pression inutilement élevée dans le réservoir haute-pression ce qui se traduit également par une économie de carburant et d'énergie.

Suivant une caractéristique avantageuse, on réduit la quantité injectée et/ou le couple indépendamment d'une demande de variation de charge du moteur à combustion interne par le conducteur. En particulier, des demandes de couple, automatiques qui ne sont pas commandées par des actions du conducteur peuvent être nécessaires brutalement. Une telle avance permet ainsi de réduire efficacement la montée en pression. De plus, les demandes de couple du conducteur qui, en général sont relativement lentes pourront toujours être appliquées. De façon préférentielle, l'organe de réglage pour réduire la pression dans le réservoir haute-pression et qui influence la pression dans le réservoir haute-pression sera commandé pour que la composante intégrale (I) du régulateur soit initialisée sur une nouvelle valeur de consigne. Comme le régulateur, par exemple celui de l'unité de dosage pour la commande de la quantité de carburant destiné à la pompe haute-pression, a habituellement une composante intégrale, il est inté- ressant que cette composante soit initialisée à une nouvelle valeur de consigne qui est notamment inférieure à la valeur réelle qui précède directement car ainsi on réduit la quantité de carburant fournie à la pompe haute pression et l'inertie du système hydraulique. On évite ain- si toute montée en pression non souhaitée. Cela se répercute positive- ment sur la durée de vie de l'ensemble des composants de la rampe commune car on réduit la charge impulsionnelle. Une unité de calcul selon l'invention, par exemple, l'appareil de commande du véhicule, est conçue en programmation pour appliquer le procédé selon l'invention tel que développé ci-dessus. L'implémentation du procédé sous la forme d'un programme est avantageuse car cela correspond à un coût particulièrement réduit, notamment si l'appareil de commande qui l'exécute, utilisé également pour d'autres fonctions est de ce fait déjà présent. Les supports lo de données appropriés pour le programme d'ordinateur sont notam- ment des disquettes, des disques durs, des mémoires flash, des mémoires EPROM, des CD-Rom, des DVD ou autres. On peut également envisager le téléchargement d'un programme par un réseau d'ordinateurs (internet, intranet ou autre). 15 Dessins La présente invention sera décrite ci-après à l'aide d'un exemple de réalisation du procédé de réduction de pression dans un réservoir haute-pression alimentant les injecteurs de carburant d'un moteur à combustion interne, représenté dans les dessins annexés 20 dans lesquels : la figure 1 montre schématiquement un moteur à combustion interne équipé d'un réservoir haute-pression pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, la figure 2 montre schématiquement un circuit de carburant d'un 25 moteur à combustion interne, la figure 3 montre schématiquement les courbes de la pression dans le réservoir haute-pression, de la quantité injectée et de la composante intégrale du régulateur de l'unité de dosage selon l'état de la technique, 30 la figure 4 montre schématiquement les courbes de pression dans le réservoir haute-pression, de la quantité injectée et de la composante intégrale du régulateur de l'unité de dosage selon le procédé de l'invention dans sa réalisation préférentielle. 35 Description de modes de réalisation La figure 1 montre schématiquement un moteur à com- bustion interne 100 qui comporte un dispositif de mesure massique de l'air 110 pour réguler l'alimentation en air de la combustion. Une unité de calcul en forme d'appareil de commande de moteur 120 assure la gestion du moteur à combustion interne 100 et elle est notamment prévue pour commander les injecteurs de carburant 150. Les injecteurs de carburant 150 associés respectivement à un cylindre du moteur à combustion interne 100 sont reliés à un ré- servoir haute-pression 140, commun (encore appelé rampe commune ou rail commun) qui alimente les injecteurs de carburant 150 avec du carburant. Les injecteurs 150 injectent le carburant dans le moteur à combustion interne 100 ou dans les différents cylindres du moteur 100 pour la combustion.

Une pompe haute-pression 130 génère la pression dans le réservoir haute-pression 140. Cette pompe est couplée au vilebrequin du moteur à combustion interne 100 qui l'entraîne. Un filtre à carburant 180 équipe la conduite d'alimentation côté réservoir en amont de la pompe haute-pression 130. Il est également prévu un capteur de tem- pérature / agent de refroidissement 170 ainsi qu'un capteur de vitesse de rotation de vilebrequin 160. Un capteur de pédale d'accélérateur 190 saisit le couple prédéfini par le conducteur par l'intermédiaire de la pédale d'accélérateur ; ce couple est ensuite utilisé pour calculer la dose de carburant qu'il faut injecter. Le moteur à combustion interne 100 présenté dans la fi- gure est connu selon l'état de la technique et convient pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention. La figure 2 montre schématiquement un circuit de carbu- rant selon l'état de la technique d'un moteur à combustion interne 100 dont on décrira ci-après l'alimentation en carburant du réservoir haute-pression. Le carburant est pris dans le réservoir de carburant 210 pour alimenter la pompe haute-pression 130 représentée ici comme une pompe à trois pistons. A titre d'exemple, le carburant traverse un filtre 220, par exemple un pré-filtre, ainsi que le filtre de carburant 180. Une pompe électrique 230 fournit le carburant à l'unité de dosage 240 de la pompe haute-pression 130. De la pompe haute-pression 130, le carburant alimente le réservoir haute-pression 140 dans lequel la pression du carburant augmente. L'unité de dosage 240 est reliée à l'appareil de commande de moteur 120 qui régule la quantité de carburant fournie par l'unité de dosage 240 à la pompe haute-pression 130. Le réservoir haute-pression 150 alimente en carburant les injecteurs 150 à partir desquels le carbu- rant est injecté dans les cylindres du moteur à combustion interne 100. De plus, le carburant en excédant des injecteurs de carburant retourne au réservoir 210 ce qui maintient le circuit de carburant. Le réservoir haute-pression 140 reçoit la pression de la pompe haute-pression 130. La pression (pression de la rampe) dans le réservoir haute-pression 130 se règle par l'unité de dosage 240 et/ ou une soupape de régulation de pression 251. Dans le cas du concept monoréglage évoqué dans le préambule, qui permet notamment d'appliquer le procédé de l'invention, on peut supprimer la soupape de régulation de pression car la pression dans la rampe est uniquement régulée par l'unité de dosage 240. En plus, pour des motifs de sécurité on peut également prévoir une soupape de limitation de pression 250 qui est représentée à titre d'exemple. Un mode de réalisation préférentiel du procédé de l'invention sera présenté ci-après en utilisant l'unité de dosage 240 comme organe de réglage influençant la pression dans le réservoir haute-pression. Il convient toutefois de remarquer que le procédé de l'invention peut également se réaliser le cas échéant avec une commande adaptée et aussi avec la soupape de régulation de pression 251 ou l'un des injecteurs de carburant 150 fonctionnant comme organe de réglage. La pression de rampe est régulée par un régulateur, notamment dans l'unité de calcul (ou calculateur) 120. Pour cela, on applique une valeur de mesure de la pression de la rampe comme valeur réelle au régulateur qui assure la régulation en fonction d'une valeur de consigne. En cas de réduction de la quantité injectée sans autre varia- tion, la pression augmente dans le réservoir haute-pression. En conséquence, le régulateur fournit un signal de réglage plus petit, correspondant, à l'unité de dosage 240 pour réduire la quantité de carburant fournie à la pompe haute-pression 130. Cela réduit également la pres- s sion dans le réservoir haute-pression 140. Le régulateur est notamment un régulateur PI (régulateur proportionnel-intégral) avec une composante proportionnelle et une composante intégrale. Comme une variation de la composante intégrale néces- site toutefois un certain temps, la quantité transférée diminue relative- 10 ment lentement. C'est pourquoi une surpression inutile s'établit dans le réservoir haute-pression car d'abord la pompe haute-pression 130 continue de faire monter la pression qui n'est pas réduite par la quantité injectée. En cas de réduction brutale de la quantité injectée 15 comme cela est le cas notamment pour les opération de commutation rapide des boîtes de vitesse automatiques actuelles ou dans le cas d'actions de régulation sur le châssis, par exemple par le système ESP, la régulation n'est d'abord pas assez rapide de sorte qu'une excursion de surpression se développe dans le réservoir haute-pression 140. 20 Selon un développement préférentiel du procédé de l'invention, un signal sélectionné qui est par exemple sur le bus du véhicule est surveillé par l'unité de calcul 120 qui commande l'unité de dosage 240. Ce signal est le signal qui annonce une réduction brutale, immédiate du couple du moteur à combustion interne 100. Le signal est 25 par exemple fourni par l'appareil de commande ou l'appareil de com- mande de boîte de vitesse ou un appareil de commande ESP par exemple en mettant à l'état 1 bit spécial. Comme la réduction du couple est annoncée par le si- gnal, en surveillant le signal on pourra détecter la réduction du couple 30 et ainsi détecter la quantité injectée par l'unité de calcul 120 puis com- mander l'unité de dosage 240 pour qu'elle réduise suffisamment à temps la quantité de carburant alimentant la pompe haute-pression 130, c'est-à-dire la quantité débitée. Cela signifie que le signal agit directement sur la quantité débitée ce qui se répercute à son tour sur la 35 pression dans le réservoir haute-pression. En revanche, selon l'état de la technique, la régulation de la quantité transférée ne se fait qu'après une montée en pression dans le réservoir haute-pression. La réduction de la quantité de carburant se fait notam- ment par l'initialisation ou la prédéfinition de la composante intégrale du régulateur pour l'unité de dosage 240 qui passe à une nouvelle va- leur de consigne plus faible. Comme du fait de la surveillance du signal cette initialisation, se fait déjà avant la montée en pression dans le réservoir haute-pression, on évite efficacement toute montée en pression inutile dans le réservoir haute-pression ou du moins on réduit celle-ci en tenant compte de l'inertie de la régulation. La nouvelle valeur de consigne pour la composante intégrale du régulateur pourra notamment être prédéfinie et être enregistrée dans une mémoire du calculateur 120. Pour ce cas, on peut déterminer la partie qu'il est nécessaire de réduire de la composante intégrale pour une accélération à pleine charge et une commutation de la boîte de vi- tesse au point de puissance nominale, en passant d'un rapport inférieur à un rapport supérieur. La différence de la composante intégrale entre les deux rapports (plus de préférence un décalage à évaluer) peut être enregistrée dans la mémoire. Le décalage à évaluer doit être choisi pour que la nouvelle composante intégrale se rapproche de la valeur finale à partir d'un niveau absolu plus bas. On peut également le déterminer pendant le fonctionne- ment. En principe, on peut le déterminer pour chaque couple souhaité, pour que la composante intégrale soit déterminée dans le calculateur.

Le signal sélectionné comprend notamment seulement les réductions immédiates de couple par les actions automatiques indépendantes d'une éventuelle demande du conducteur. Cela garantit que les réductions de couple demandées par le conducteur et qui ne peuvent se faire rapidement dans le régulateur, ne seront pas prises en compte dans la régulation ainsi décrite de la quantité de carburant mais restent soumises au procédé de régulation habituel. La figure 3 montre schématiquement les courbes de la pression 310 dans l'accumulateur haute-pression, celle de la quantité injectée 320, celle du couple 325 et celle de la composante de régulation intégrale 330 de l'unité de dosage ; ces différentes courbes sont représentées en fonction du temps (t) mesuré en secondes. Il apparaît que la composante intégrale 330 de régulation augmente jusqu'à une chute brutale de la quantité injectée 320. Par exemple, une commutation planifiée nécessite la coupure du couple 325. Cela s'obtient par la coupure de la quantité injectée. La pression 310 dépend essentiellement de la composante intégrale de régulation 330 car cette composante ne peut suivre suffisamment rapidement la variation et continue tout d'abord d'augmenter. Après la coupure brusque de la quantité injectée 320, la pression 310 dans le réservoir haute-pression passe par une pointe, c'est-à-dire une excursion, car la composante intégrale de régulation 330 ne diminue que lentement. La figure 4 montre les courbes schématiques de la pression 310 dans le réservoir haute-pression, celle de la quantité injectée 320, celle du couple 325, celle de la composante intégrale de régulation 330 de l'unité de dosage et la valeur 340 du signal, ces différentes courbes étant représentées en fonction du temps (t) mesuré en secondes et correspondant à un exemple de réalisation préférentiel du procédé de l'invention. Le signal 340 est par exemple envoyé par l'appareil de com- mande de la boîte de vitesse ou par l'appareil de commande du système ESP et indique une action planifiée. Il apparaît que déjà avant la chute brusque de la quantité injectée 320 ou du couple 325, la valeur 340 du signal change. Ainsi, comme déjà indiqué, on affiche l'intervention imminente qui demande la coupure brutale du couple 325. La quantité injectée 320 s'effondre brusquement avec le couple. La composante intégrale de régulation 330 pourra ainsi être initialisée à une valeur de consigne plus basse déjà avant la chute brutale de la quantité injectée 320. Après la coupure brutale de la quantité injectée 320, la pression 310 augmente moins fortement dans le réservoir haute-pression que sans cette initialisation faite à temps comme cela est le cas à la figure 3.35 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 100 Moteur à combustion interne 110 Débit maître massique d'air 120 Appareil de commande de moteur 140 Réservoir haute-pression / rampe commune 150 Injecteur de carburant 160 Capteur de vitesse de rotation du vilebrequin 170 Capteur de température de l'agent de refroidissement 180 Filtre de carburant 190 Capteur de la pédale d'accélérateur 210 Réservoir de carburant 220 Filtre / pré-filtre 230 Pompe électrique 240 Unité de dosage 250 Soupape de limitation de pression 251 Soupape de limitation de pression 310 Courbe de la pression dans le réservoir haute-pression 320 Courbe de la quantité injectée 325 Courbe du couple du moteur 330 Composante intégrale de régulation de l'unité de dosage 340 Courbe du signal25

Claims

REVENDICATIONS1°) Procédé de réduction de la pression (310) dans un réservoir haute-pression (140) qui alimente en carburant les injecteurs de carburant (150) d'un moteur à combustion interne (100) équipant un véhicule, procédé selon lequel on surveille un signal (340), - lorsque le signal (340) atteint une valeur prédéfinie, on commande un organe d'actionnement (150, 240, 251) influençant la pression dans le réservoir haute-pression pour réduire la pression (310) dans le réservoir haute-pression (140), et - la valeur prédéfinie du signal indique une réduction de la quantité de carburant à injecter (320), dans le moteur à combustion interne (100) par les injecteurs (150) et/ou une réduction du couple (325) du moteur à combustion interne (100).
2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe d'actionnement qui influence la pression dans le réservoir haute-pression comporte une unité de dosage (240) pour doser le carburant, une soupape de régulation de pression (251) ou l'un des injec- teurs de carburant (150).
3°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la réduction de la quantité à injecter (320) et/ou du couple (325) est demandée par une opération de commutation de boîte de vitesse auto- matique dans le véhicule.
4°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la réduction de la quantité à injecter (320) et/ou du couple (325) est demandée par une intervention de régulation sur le châssis du véhicule.
5°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce quela réduction de la quantité à injecter (320) et/ou du couple (325) est demandée indépendamment d'une demande de variation de charge du moteur à combustion interne (100) par le conducteur du véhicule.
6°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe d'actionnement (150, 240, 251) qui influence la pression dans le réservoir haute-pression est commandé par l'intermédiaire d'un régulateur.
7°) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'organe d'actionnement (150, 240, 251) qui influence la pression dans le réservoir haute-pression est commandé pour réduire la pression (310) dans le réservoir haute-pression (140) en ce que la composante inté- grale (330) du régulateur est initialisée sur une nouvelle valeur de consigne.
8°) Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la nouvelle valeur de consigne est inférieure à la valeur réelle directement précédente de la composante intégrale.
9°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal (340) est transmis par le réseau de communication du véhicule.
10°) Unité de calcul (120) pour exécuter le procédé selon l'une quel- conque des revendications 1 à 9.
11°) Programme d'ordinateur par lequel une unité de calcul (120) exécute le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 lorsqu'il est appliqué à l'unité de calcul (120).3512°) Support de mémoire lisible par une machine comportant l'enregistrement d'un programme d'ordinateur selon la revendication 11. 10