FR3111672A1 - Contrôle de l’avance à l’injection sur un moteur à combustion diesel - Google Patents

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Abstract

L’invention a pour objet un procédé de contrôle d’un moteur à combustion diesel avec turbocompresseur et injection commandée, comprenant les actions suivantes : surveillance d’un écart EF entre un débit d’air d’admission de consigne et un débit d’air d’admission réel ; correction CA d’avance à l’injection en fonction de l’écart EF  ; surveillance d’un écart EP entre une pression d’air d’admission de consigne et une pression d’air d’admission réelle ; et où la correction CA est en fonction de l’écart EF et de l’écart EP. Figure 3

Description

CONTRÔLE DE L’AVANCE À L’INJECTION SUR UN MOTEUR À COMBUSTION DIESEL
L’invention a trait au domaine des véhicules automobiles, plus particulièrement au contrôle de moteur à combustion diesel de véhicules automobiles.
Dans les moteurs à combustion à carburant du type diesel et avec turbocompresseur, les variations de charge du moteur entrainent des régimes transitoires nécessitant une gestion particulière afin de conserver les prestations de dépollution et d’agrément de conduite. Ces régimes transitoires sont essentiellement dus au temps de réaction du turbocompresseur. Lors d’une augmentation de charge du moteur par le conducteur, manifestée par un enfoncement de l’accélérateur, l’augmentation correspondante de richesse du mélange a pour conséquence, durant la phase transitoire jusqu’à ce que le débit d’air désiré soit atteint, une augmentation de la richesse du mélange air-carburant. Cette augmentation transitoire de richesse peut provoquer une production de fumées noires. Cet effet indésirable est actuellement contrôlé ou du moins limité par une limitation de l’augmentation de richesse du mélange, conduisant alors à une sensation de brio ou reprise réduite. Une autre manière de contrôler ou limiter la production de fumées noires consiste à augmenter l’avance à l’injection. Cette mesure est cependant susceptible de dégrader le bruit de combustion, en d’autres termes de rendre le moteur plus bruyant et potentiellement de l’endommager.
Le document de brevet publié CN 105089833 A a trait au contrôle d’un moteur à combustion à carburant du type diesel pour application ferroviaire, plus particulièrement à la gestion de l’injection de carburant à chaque cycle de fonctionnement, en fonction de différents paramètres. La problématique de régime transitoire n’est pas abordée et le moteur ne semble pas être équipé de turbocompresseur.
Le document de brevet publié CN 203098068 A a trait à un moteur à combustion à carburant du type diesel et équipé d’un système d’injection de carburant avec un dispositif électromécanique d’ajustement de l’avance à l’injection. La problématique de régime transitoire n’est cependant pas abordée.
L’invention a pour objectif de pallier au moins un des inconvénients de l’état de l’art susmentionné. Plus particulièrement, l’invention a pour objectif de proposer un contrôle pour moteur diesel avec turbocompresseur qui permet de mieux gérer les régimes transitoires, en particulier en ce qui concerne la rapidité à laquelle la puissance est délivrée lors d’une augmentation de charge du moteur.
L’invention a pour objet un procédé de contrôle d’un moteur à combustion diesel avec turbocompresseur et injection commandée, comprenant les actions suivantes : surveillance d’un écart EFentre un débit d’air d’admission de consigne et un débit d’air d’admission réel ; correction CAd’avance à l’injection en fonction de l’écart EF; remarquable par l’action supplémentaire suivante : surveillance d’un écart EPentre une pression d’air d’admission de consigne et une pression d’air d’admission réelle ; et en ce que la correction CAest en fonction de l’écart EFet de l’écart EP.
Selon un mode avantageux de l’invention, la correction CAest d’autant plus grande que l’écart EFest grand et l’écart EPest grand.
Selon un mode avantageux de l’invention, la correction CAest déterminée par une cartographie en fonction de l’écart EFet de l’écart EP.
Selon un mode avantageux de l’invention, la cartographie détermine un facteur de pondération de la correction CAen fonction de l’écart EFet de l’écart EP.
Selon un mode avantageux de l’invention, le facteur de pondération est compris entre 0 et 1.
Selon un mode avantageux de l’invention, le facteur de correction croît de manière monotone avec l’écart EFpour un écart EPsupérieur à une valeur minimale non nulle.
Selon un mode avantageux de l’invention, le facteur de correction croît de manière monotone avec l’écart EPpour un écart EFsupérieur à une valeur minimale non nulle.
Selon un mode avantageux de l’invention, la correction CAest également en fonction du régime moteur n et du couple moteur T.
L’invention a également pour objet une unité de contrôle d’un moteur à combustion diesel avec turbocompresseur et injection commandée, remarquable en ce que ladite unité de contrôle est configurée pour exécuter le procédé selon l’invention.
L’invention a également pour objet un véhicule automobile comprenant un moteur à combustion diesel avec turbocompresseur et injection commandée et une unité de contrôle dudit moteur à combustion, remarquable en ce que ladite unité de contrôle est configurée pour exécuter le procédé selon l’invention.
Les mesures de l’invention sont intéressantes en ce qu’elles permettent au moteur de délivrer davantage de couple dans les régimes transitoires, notamment en altitude tout en respectant les contraintes de dépollution. La correction CAd’avance à l’injection est ainsi contrôlée de manière plus raffinée et aussi plus performante.
est une représentation schématique d’un moteur à combustion diesel avec turbocompresseur et injection commandée, équipé d’une unité de contrôle conforme à l’invention ;
est un logigramme illustrant le principe de contrôle de régime transitoire selon l’état de la technique ;
est un logigramme illustrant le principe de contrôle de régime transitoire selon l’invention ;
illustre une cartographie d’un facteur de pondération de l’avance à l’injection, conformément à l’invention.
Description détaillée
La figure 1 illustre de manière schématique un moteur à combustion diesel 2.
Le moteur à combustion diesel 2 comprend, classiquement, un bloc moteur 4 formant des cylindres recevant des pistons 6 en vue de comprimer de l’air d’admission et d’y injecter du carburant diesel pour provoquer une combustion. L’injection du carburant dans les chambres de combustion est réalisée par les injecteurs 8. Ces derniers sont alimentés en carburant sous pression via une rampe commune (non représentée) et commandés électriquement à chaque cycle de fonctionnement du moteur. Toujours classiquement, le moteur 2 comprend un collecteur d’admission d’air 10, un collecteur d’échappement 12 et un turbocompresseur 14 dont la turbine est alimentée par l’échappement depuis le collecteur d’échappement 12 du moteur et le compresseur comprime l’air d’admission vers le collecteur d’air d’admission 10 du moteur. Une vanne de recirculation de gaz d’échappement 16, couramment désignée par l’acronyme EGR (correspondant à « Exhaust Gas Recycling ») est disposée de manière fluidique entre la ligne d’échappement, entre le collecteur d’échappement et le turbocompresseur 14, et une conduite d’air d’admission reliant le compresseur du turbocompresseur 14 au collecteur d’air d’admission 10. Cette vanne de recirculation de gaz d’échappement 16 est essentiellement destinée à réduire les émissions d'oxydes d'azote NOx, sans trop augmenter la quantité de particules produites. La production d'oxydes d'azote NOxrésulte essentiellement de températures de combustion élevées, typiquement supérieures à 1300°C, particulièrement présentes dans les moteurs à injection directe à haut rendement. La vanne de recirculation de gaz d’échappement 16 permet de réduire le taux de NOx, en sortie d’échappement, essentiellement en abaissant la température de combustion via notamment la diminution de la proportion d'oxygène, au détriment du rendement et de la consommation de carburant tout en augmentant la quantité de particules rejetées. Le dosage de gaz brûlé est piloté en fonction de la charge et du régime pour réduire suffisamment la température de combustion sans significativement augmenter la production de suies.
Le moteur comprend une unité de contrôle 18 configurée pour notamment commander les injecteurs de carburant 8, en fonction de nombreux paramètres, comme notamment une demande de puissance de la part du conducteur et le régime du moteur.
L’unité de contrôle 18 est configurée pour, lors d’une demande d’augmentation de puissance de la part du conducteur, commander les injecteurs de carburant 8 de manière à augmenter le couple du moteur tout en appliquant une correction d’avance à l’injection durant le régime transitoire, c’est-à-dire le régime où le turbocompresseur est en phase d’accélération suite à l’augmentation de charge du moteur et n’a pas encore atteint un nouveau régime de pression et débit de l’air admission correspondant à la nouvelle charge du moteur.
La figure 2 illustre au moyen d’un logigramme un principe de détermination de correction CAd’avance d’injection en fonction du régime moteur n, du couple moteur T et d’un écart EFentre un débit d’air d’admission de consigne et un débit d’air d’admission réel, selon l’état de la technique. Lors d’une augmentation de charge du moteur, une consigne de quantité de carburant à injecter et une consigne de débit d’air associée sont déterminées. Ces deux consignes correspondent à des augmentations, signifiant que le débit d’échappement va augmenter et que le régime du turbocompresseur va également augmenter. La consigne de quantité de carburant à injecter peut être atteinte immédiatement, par exemple d’un cycle de fonctionnement à l’autre. Par contre, la consigne de débit d’air d’admission ne peut être atteinte immédiatement compte tenu de l’inertie du turbocompresseur. Selon la figure 2, il est connu de surveiller l’écart EFentre le débit d’air d’admission de consigne et le débit d’air d’admission réel et prévoir une correction CAd’avance à l’injection en fonction de l’écart EF. A l’action 20’, une courbe de pondération en fonction de l’écart EFpeut être utilisée. Similairement, à l’action 22’, la correction CAd’avance à l’injection peut être fonction du régime n et du couple T du moteur. Une cartographie de pondération suivant n et T peut aussi être utilisée. Les deux facteurs de pondération obtenus aux actions 20’ et 22’ sont combinés à l’action 24 de manière à déterminer la correction CAd’avance à l’injection.
Dans certaines conditions de fonctionnement, notamment en altitude (par exemple à partir de 1500m d’altitude), l’écart EFentre le débit d’air d’admission de consigne et le débit d’air d’admission réel peut être permanent alors que la vanne de recyclage de gaz d’échappement est fermée, et conduire alors à un fonctionnement prolongé du moteur avec une correction CAd’avance à l’injection. De telles conditions de fonctionnement peuvent conduire à une production importante de fumées, le plus souvent limitée alors par une réduction de la quantité de carburant injectée et ainsi une réduction du couple produit.
L’invention prévoit, suivant la figure 3 illustrant un logigramme de détermination de correction CAd’avance d’injection, de tenir également compte d’un écart EPentre une pression d’air d’admission de consigne et une pression d’air d’admission réelle.
A cet effet, à l’étape 20, une cartographie d’un facteur de pondération en fonction de l’écart EFet de l’écart EPpeut être utilisée, ce facteur étant alors combiné à l’action 24 avec un facteur de pondération fonction du régime n et du couple T du moteur déterminé à l’action 22, similairement à la figure 2. Une telle approche est intéressante en ce qu’en altitude l’écart EPentre une pression d’air d’admission de consigne et une pression d’air d’admission réelle est faible, voire s’annule, permettant alors de limiter la correction CAd’avance d’injection et de délivrer un couple satisfaisant.
La figure 4 illustre un exemple de cartographie de facteur de pondération en fonction des écarts EFet EP. L’axe vertical exprime le facteur de pondération compris entre 0 et 1. L’axe horizontal généralement parallèle au plan du dessin correspond à l’écart EFexprimé en mg/cycle et l’axe horizontal généralement perpendiculaire au plan du dessin suivant la perspective correspond à l’écart EPexprimé en mbar. On peut observer que le facteur de pondération ne devient grand que lorsque l’écart EFet l’écart EPsont grands. En d’autres termes, une telle approche permet de limiter l’effet de l’écart EFsur la correction CAd’avance à l’injection lorsque l’écart EPest faible, et vice versa. La correction CAd’avance d’injection ne sera donc importante sous l’influence de l’écart EFentre un débit d’air d’admission de consigne et un débit d’air d’admission réel que si l’écart EPentre une pression d’air d’admission de consigne et une pression d’air d’admission réelle est également significatif.

Claims (10)

  1. Procédé de contrôle d’un moteur à combustion diesel (2) avec turbocompresseur (14) et injection commandée, comprenant les actions suivantes :
    - surveillance d’un écart EFentre un débit d’air d’admission de consigne et un débit d’air d’admission réel ;
    - correction CAd’avance à l’injection en fonction de l’écart EF ;
    caractérisé par l’action supplémentaire suivante :
    - surveillance d’un écart EPentre une pression d’air d’admission de consigne et une pression d’air d’admission réelle ; et en ce que
    - la correction CAest en fonction de l’écart EFet de l’écart EP.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la correction CAest d’autant plus grande que l’écart EFest grand et l’écart EPest grand.
  3. Procédé selon l’une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la correction CAest déterminée par une cartographie en fonction de l’écart EFet de l’écart EP.
  4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la cartographie détermine un facteur de pondération de la correction CAen fonction de l’écart EFet de l’écart EP.
  5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le facteur de pondération est compris entre 0 et 1.
  6. Procédé selon l’une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que le facteur de pondération croît de manière monotone avec l’écart EFpour un écart EPsupérieur à une valeur minimale non nulle.
  7. Procédé selon l’une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le facteur de pondération croît de manière monotone avec l’écart EPpour un écart EFsupérieur à une valeur minimale non nulle.
  8. Procédé selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la correction CAest également en fonction du régime moteur n et du couple moteur T.
  9. Unité de contrôle (18) d’un moteur à combustion diesel (2) avec turbocompresseur (14) et injection commandée, caractérisée en ce que ladite unité de contrôle (18) est configurée pour exécuter le procédé selon l’une des revendications 1 à 8.
  10. Véhicule automobile comprenant un moteur à combustion diesel (2) avec turbocompresseur (14) et injection commandée et une unité de contrôle (18) dudit moteur à combustion, caractérisée en ce que ladite unité de contrôle (18) est configurée pour exécuter le procédé selon l’une des revendications 1 à 8.
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