WO2017207916A1 - Procédé de détection de la défaillance d'une solution logicielle d'estimation de l'instant d'interruption d'une injection de carburant d'un moteur à combustion interne - Google Patents

Procédé de détection de la défaillance d'une solution logicielle d'estimation de l'instant d'interruption d'une injection de carburant d'un moteur à combustion interne Download PDF

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    • H04Q2209/845—Measuring functions where the measuring is synchronized between sensing devices

Definitions

  • the invention is in the field of fuel injection in an internal combustion engine installed in a vehicle, and more particularly relates to a method for detecting the failure of a software solution for estimating the instantaneous moment. interruption of a fuel injection of an internal combustion engine.
  • injectors for example implementing a hydro-electric servovalve type actuator.
  • injectors generally comprise a substantially cylindrical injector body, through which a main injection channel intended to contain a high-pressure fuel, typically about two thousand bars, extends axially from a fuel inlet inlet. to one or more injection holes in a sealing seat of a nozzle of a body of the injector.
  • the injection nozzle is configured to be closed sealingly by a first end of a needle arranged in translation in the body of the injector.
  • a control chamber connected to the main channel, is disposed at a second end of the needle, so that, by applying a force to said second end of the needle, the high pressure fuel is able to maintain the needle against the sealing seat, closing the injection nozzle.
  • a hydro-electric servovalve comprising a piezoelectric actuator is configured in the control chamber so as to be able to generate a fuel leakage current to a bypass channel, causing the pressure to drop locally on the second end of the control chamber. 'needle. This drop in local pressure has the effect of moving the needle by a phenomenon of equilibrium of the pressures applied to the needle, thus releasing the injection nozzle by disengaging the first end of the needle from the sealing seat and causing a fuel injection within a combustion chamber of an internal combustion engine.
  • the actuation of the hydro-electric servovalve is carried out, in a manner known to those skilled in the art, by electrical impulse under the command of a control and control means of the engine commonly called "Engine Control Unit” (ECU) in English language, from a fuel injection strategy.
  • ECU Engine Control Unit
  • the injection strategy determines in particular the times at which the ECU transmits the opening and closing instructions of the injection nozzle.
  • the delay between the time of sending the setpoints and the start of injection is determined by taking into account different parameters, such as the delay of movement of the servovalve, the travel time of the hydraulic flow. or the inertia of moving the needle.
  • the time between the end of the set point and the closing of the injection nozzle is a function of several parameters, such as the speed of rotation of the crankshaft of the engine, and is likely to vary over time. Despite the fact that some or all of these parameters are taken into account, the data estimated by the software solutions can be disturbed by various environmental parameters, motor settings, etc.
  • One of the objectives of the invention is to propose a method for controlling the failure of a software solution in order to be able to determine its robustness, that is to say the stability of the performance of said software solution over time and environmental parameters.
  • the present invention aims to overcome the aforementioned drawbacks by proposing a method for detecting the failure of a software solution of a control and control means of an internal combustion engine configured to generate data representative of the instant of interruption of a fuel injection, said control and control means being electrically connected to a hydro-electric servo valve of an injector of said internal combustion engine, said method comprising steps:
  • the invention also fulfills the following characteristics, implemented separately or in each of their technically operating combinations.
  • one of the predefined criteria is that the value of the range of the values of the deviations of the compared data must be less than a threshold value.
  • range refers to the difference between the maximum value and the minimum value of the deviations of the compared data.
  • a preliminary step in the data acquisition step is a step of installing measuring means on the body of the injector.
  • a windowing step of the data transmitted by the measurement means, to isolate the shut-off times of the injection nozzle is performed between the synchronization and comparison steps.
  • This windowing step allows a substantial gain in accuracy of the comparison.
  • the data acquisition step uses an oscilloscope connected to measuring means fixed to an injector body and configured to transmit data representative of shutter instants of an injection nozzle.
  • the oscilloscope is an acquisition medium that is insensitive to thermodynamic factors, the data is acquired reliably.
  • the data acquisition step is performed by data acquisition means electrically connected to a strain gauge fixed to the body of the injector and configured to transmit data in the form of data acquisition. of electrical signals, and electrically connected to the injector by a connection electrical, so as to receive data, in the form of electrical signals, representative of the instructions issued by the software solution to the hydroelectric servovalve.
  • the strain gauge attached to the body of the injector and the electrical connection are relatively simple to implement and inexpensive. By providing data acquisition by means external to the injector, these measuring means make it possible to increase the reliability of said acquisition.
  • the comparison step comprises the following substeps:
  • the first two comparisons of the comparison step make it possible to ensure the reliability of the third comparison, it being understood that it is notably this last comparison that makes it possible to determine the failure of the software solution.
  • the present invention relates to a device for detecting the failure of a software solution configured to generate data representative of instants of interruption of a fuel injection of an internal combustion engine for the purpose of implementation of the above method, comprising measuring means attached to an injector body and connected to data acquisition means.
  • FIG. 2 a logic diagram representing the successive steps of a method for detecting the failure of a software solution for estimating the instant of interruption of a fuel injection of an internal combustion engine according to FIG. invention
  • FIG. 3 a representation of a graph comprising a cloud of points of a data comparison carried out by a dedicated software
  • FIG. 4 a schematic representation of the moment of synchronization of the data following a recording.
  • the present invention relates to a method for controlling the failure of a software solution for estimating an interruption time of a fuel injection of an internal combustion engine.
  • a software solution for estimating an interruption time of a fuel injection of an internal combustion engine.
  • pilot and secondary injection which are generally performed for purposes of reducing noise and emissions of particulate pollutants.
  • the control method which is the subject of the present invention is implemented on an indirect control fuel injector 20 comprising a substantially cylindrical injector body 21 extending between a first and a second end, as represented in an exemplary embodiment. non-limiting in FIG.
  • the first end of the body of the injector is intended to be arranged at a distance from a combustion chamber of an internal combustion engine and the second end of the body 21 of the injector is intended to be arranged in said combustion chamber. .
  • a main injection channel 23 for containing a high pressure fuel.
  • the main channel 23 opens substantially at the first end to form a fuel supply opening and opens at the second end to form a nozzle 22 injection.
  • the injection nozzle 22 comprises a sealing seat configured so that said nozzle 22 can be sealed at one end, called the "distal end", of a needle 24 arranged in translation in the body 21 of the injector.
  • the other end of the needle 24, called “proximal end” opens into a hydraulic control chamber connected to the main channel 23 and arranged so that the high pressure fuel can apply a force on said proximal end of the needle 24 of an intensity such that it keeps the needle 24 against the sealing seat, closing the nozzle 22 injection.
  • proximal end opens into a hydraulic control chamber connected to the main channel 23 and arranged so that the high pressure fuel can apply a force on said proximal end of the needle 24 of an intensity such that it keeps the needle 24 against the sealing seat, closing the nozzle 22 injection.
  • a hydroelectric servo valve 25 comprising a piezoelectric actuator is disposed in the control chamber so that a fuel leakage current can be generated to a bypass channel 26, causing the pressure to drop locally on the proximal end. of the needle.
  • This drop in local pressure has the effect of moving the needle 24 by a phenomenon of equilibrium of the pressures applied on the needle, and thus causing an injection of fuel into the combustion chamber by disengaging the distal end of the needle. needle 24 of the sealing seat of said nozzle 22.
  • the interruption of the fuel injection is performed by stopping the actuation of the hydraulic servovalve 25 so as to close the bypass channel 26 and thus interrupt the current fuel leakage to increase the hydraulic pressure applied to the proximal end of the needle.
  • the increase in the hydraulic pressure applied to the proximal end of the needle 24 causes the displacement of said needle 24 towards the sealing seat so as to close off the injection nozzle 22.
  • the time at which the injection must be interrupted, and therefore the time when the nozzle 22 must be closed, is estimated by a software solution integrated with engine control and control means, called “Engine Control Unit”. in the English language, hereinafter referred to as "ECU".
  • the ECU is connected to the hydro-electric servovalve 25 by electrical connection means so as to be able to drive said hydraulic servovalve 25 by sending electrical pulses.
  • this closing time of the nozzle 22 is estimated by the software solution by means of a strategy for estimating the closing time of the nozzle 22 comprising a step of generating an impulse voltage for detecting a voltage variation of the piezoelectric actuator.
  • This variation in voltage corresponds substantially to the instant of closure of the nozzle 22.
  • the closure of the nozzle 22 causes a brief hydraulic overpressure in the main channel 23 of the injector, generating a wave propagating in the fuel until it hits the piezoelectric actuator and generates this voltage variation.
  • the strategy for estimating the closing instant of the nozzle 22 can take into account in particular the hydraulic and / or mechanical delays between the closing of the nozzle 22 and the variation of tension, such as the propagation time of the nozzle 22. wave in the fuel, from the nozzle 22 to the piezoelectric actuator.
  • the software solution is configured to generate and export representative data including estimates of shutter instants of the injection nozzle 22 to ad-hoc data acquisition software developed for this purpose.
  • the method for controlling the failure of the estimation software according to the present invention comprises a step of acquisition 1 1, over a predefined duration, of data representative of instants of time. closing the injection nozzle 22 emitted by measuring means.
  • the data is acquired by data acquisition means 40 to which the measuring means is connected.
  • the measuring means are fixed on the body 21 of the injector and comprise a strain gauge 30, as schematically represented in FIG. 1.
  • the strain gauge 30 is preferably fixed at the first end of said body 21, and is thus disposed at a distance from the injection nozzle 22, so that said strain gauge 30 is not disturbed by temperature variations due to alternating between the combustion phases of the injected fuel and exhaust gases resulting from combustion.
  • the installation 10 of the strain gauge 30 on the injector may constitute a preliminary step to the data acquisition step 1 1.
  • the strain gauge 30 is sensitive to vibrations due to this mechanical impact, and is capable of transmitting data in the form of an electrical signal, said electrical signal being representative in particular of the contact between the needle 24 and the sealing threshold. of the nozzle 22, and therefore, of the instant of closure of the injection nozzle 22. By exploiting this electrical signal, it is then possible to determine the instant at which the nozzle 22 is closed.
  • the strain gauge 30 is connected, in a manner known to those skilled in the art, to data acquisition means 40, as schematically represented in FIG. 1 in an exemplary embodiment.
  • the data acquisition means 40 comprise, for example, an electronic amplifier configured to adapt the electrical signals generated by the strain gauge 30 so as to optimize their exploitation by the data acquisition means.
  • the data acquisition means comprise an oscilloscope.
  • An oscilloscope has the particular advantage of not being sensitive to thermodynamic factors.
  • the acquisition of the electrical signal emitted by the strain gauge 30 is carried out, for example, with predefined fixed parameters, such as a certain speed rotation of the internal combustion engine, or a certain pressure in the combustion chamber.
  • the measurement means also comprise an electrical connection 31 made on the injector via a splice on the electrical connection of the injector, and more particularly on the electrical connection means. 31 of the ECU to the hydro-electric servovalve 25.
  • the splice allows the electrical connection of the hydroelectric servovalve 25 to the data acquisition means 40 so as to display the value of the voltage across the hydro-electric servovalve 25.
  • This value of the voltage at the terminals of the hydro-electric servovalve 25 is representative of the instructions issued by the software solution, and thus makes it possible to obtain a faithful representation of the instructions issued by the ECU to the hydro-electric servovalve 25.
  • the hydro-electric servovalve 25 is connected to the same oscilloscope as the one carrying out the acquired ition of the data emitted by the constraint gauge 30.
  • the acquisition, by the oscilloscope, of data transmitted in the form of an electrical signal by the strain gauge 30 and the splice, and the estimation of the data generated by the software solution are performed in parallel. from each other, at each injection. To enable their operation in subsequent steps, a step of recording 12 of these data is performed.
  • the needle 24 of the injector being subjected to vibratory phenomena that can disturb the measuring means during the release of the nozzle 22, the launch of the strategy of detecting the closing time of the nozzle 22 of the solution software is performed at the expiration of a predefined period, after the start of the recording, as well as the activation of the data acquisition means 40.
  • the recording of the data is carried out for a predefined duration sufficient to generate a significant number of injections, and thus allow the exploitation of these data.
  • the duration of the recording is, for example, five seconds.
  • the beginning of the recording is represented by the mark t 0 .
  • a synchronization step 14 of the data generated by the software solution and data transmitted by the measuring means is performed. More specifically, the data acquired by the oscilloscope, represented by the X mark in FIG. 4, is synchronized with the data generated by the software solution, represented by the mark Y in FIG. 4, from the launch of the strategy of detection, represented by the reference ti in said figure. Indeed, the voltage pulse generated by the detection strategy of the shutter instant of the nozzle 22 of the injector makes it possible to determine when the detection strategy was activated by the software solution.
  • Data representative of the estimation of shutter instants of the injection nozzle 22 generated by the software solution with data representative of the injection nozzle closing time 22 emitted by the measuring means can then windowed by ad-hoc software, to isolate the moments representative of the closing times of the injection nozzle 22, during a windowing step 13.
  • the method for detecting the failure of a software solution for estimating the instant of interruption of an injection comprises a step of comparing the data representative of the estimation of shutter instants of the nozzle 22. injection generated by the software solution with data representative of the instant of closure of the injection nozzle 22 emitted by the measuring means.
  • the comparison step 15 of the data representative of the estimation by the software solution of shutter instants of the injection nozzle 22 with data transmitted by measuring means comprises a first comparison of the data generated by the software solution with those issued through the splice on the injector. More specifically, the data representative of the estimation of shutter instants of the injection nozzle 22 generated by the software solution are compared with the data representative of the instant of reception of the sealing instructions of the nozzle 22 emitted. by the ECU to the hydro-electric servovalve 25, for example, for each injection performed over the predefined data acquisition time. To perform this comparison step 15, the data transmitted through the splice on the injector, acquired by the oscilloscope, are exported and processed by a suitable processing software whose development is within the reach of man of the trade and is not the subject of this application.
  • FIG. 3 represents, in a nonlimiting exemplary embodiment, a graph comprising a cloud of points resulting from this comparison, obtained from said processing software, each point representing an injection. It is thus possible, for each injection of a cycle of a certain number of injections, to determine the value of the differences between the shutter instants of the nozzle 22 generated by the software solution and the instants of reception of the instructions issued. by the ECU to the hydro-electric servovalve 25, which are read on the y-axis in FIG. 3 in microseconds under the reference DIF.
  • the values of the deviations resulting from these comparisons must be substantially identical during the same cycle of several injections to ensure the reliability of the process.
  • substantially identical is meant that the values of these deviations must have a maximum standard deviation of a value, for example, from two to three microseconds. If the values of the deviations between the compared data do not meet predefined criteria, such as a predetermined maximum standard deviation value, the comparison step is interrupted.
  • processing software is configured to produce a graph resulting from this comparison, of the same type as that described above, following this comparison step to be able to exploit the results of this comparison.
  • a reference point is determined, via the processing software, on the electrical signal emitted by the strain gauge in order to represent the closing time of the nozzle 22.
  • This reference point is chosen from arbitrary manner and is intended to be identical for each acquired electrical signal, that is to say, for each injection made, in order to have common bases for the comparison of the data to each of the injections made during a cycle of a number of injection, during the duration of the recording.
  • the data transmitted by the strain gauge 30 and the data transmitted by the electrical connection on the injector are exported to software configured to perform a comparison of said data, for the same injection.
  • the comparison of the data resulting from the splicing and those resulting from the strain gage 30 is made following a post-treatment via software which makes it possible to emerge injection injection the shut-off moments of the injection nozzle 22 resulting from the two acquisitions, once windowed.
  • the hydro-electric servovalve 25 being connected to the same oscilloscope as the one performing the acquisition of the data transmitted by the strain gauge 30, the comparison of the data is relatively simple and fast and is done on the same basis.
  • the value of the differences between the data generated by the software solution and the data acquired by the oscilloscope, for each injection, are extracted by the processing software so that they can be exploited via a graph resulting from this comparison, of the same type as the one shown in Figure 3.
  • Constant deviation values characterize the robustness of the software solution.
  • the software solution for estimating shutter instants of the injection nozzle 22 is considered to be faulty, that is to say non-robust, when the range of the values of the deviations, for a given injection number, is greater than a threshold value.
  • the threshold value is more than ten microseconds. More generally, it should be noted that the modes of implementation and realization considered above have been described by way of non-limiting examples, and that other variants are therefore possible.

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Abstract

Le procédé de détection de la défaillance d'une solution logicielle configurée pour générer des données représentatives de l'instant d'interruption d'une injection de carburant d'un moteur à combustion interne comprend des étapes : · d'acquisition (11) de données par des moyens d'acquisition de données (40) connectées à des moyens de mesure fixés à un corps d'injecteur et configurés pour émettre des données représentatives d'instants d'obturation d'une buse (22) d'injection, · d'enregistrement (12) des données générées par la solution logicielle et des données émises par les moyens de mesure, sur une durée prédéfinie, · de synchronisation (14) des données générées par la solution logicielle et des données émises par les moyens de mesure, · de comparaison (15) des données générées par la solution logicielle et des données émises par les moyens de mesure, la solution logicielle étant considérée comme défaillante lorsqu'ils ne répondent pas à des critères prédéfinis.

Description

Procédé de détection de la défaillance d'une solution logicielle d'estimation de l'instant d'interruption d'une injection de carburant
d'un moteur à combustion interne
L'invention s'inscrit dans le domaine de l'injection de carburant dans un moteur à combustion interne installé dans un véhicule, et concerne plus particulièrement un procédé de détection de la défaillance d'une solution logicielle d'estimation de l'instant d'interruption d'une injection de carburant d'un moteur à combustion interne.
Parmi les dispositifs d'injection de carburant dans une chambre de combustion d'un moteur à combustion interne, il existe les injecteurs à commande indirecte, par exemple mettant en œuvre un actionneur du type servovalve hydro-électrique. Ces injecteurs comprennent généralement un corps d'injecteur sensiblement cylindrique, à travers lequel un canal principal d'injection, destiné à contenir un carburant à haute pression, typiquement environ deux mille bars, s'étend axialement d'une entrée d'arrivée du carburant jusqu'à un ou des trous d'injections ménagés dans un siège d'étanchéité d'une buse d'un corps de l'injecteur. La buse d'injection est configurée pour être obturée de manière étanche par une première extrémité d'une aiguille agencée en translation dans le corps de l'injecteur. Une chambre de commande, reliée au canal principal, est disposée à une seconde extrémité de l'aiguille, de sorte que, par application d'une force sur ladite seconde extrémité de l'aiguille, le carburant à haute pression est apte à maintenir l'aiguille contre le siège d'étanchéité, obturant la buse d'injection. Une servovalve hydro-électrique comprenant un actionneur piézoélectrique est configurée, dans la chambre de commande, de sorte à pouvoir générer un courant de fuite de carburant vers un canal de dérivation, ayant pour effet de faire chuter la pression localement sur la seconde extrémité de l'aiguille. Cette baisse de pression locale a pour effet de déplacer l'aiguille par un phénomène d'équilibre des pressions appliquées sur l'aiguille, libérant ainsi la buse d'injection en dégageant la première extrémité de l'aiguille du siège d'étanchéité et provoquant une injection de carburant au sein d'une chambre de combustion d'un moteur à combustion interne.
L'actionnement de la servovalve hydro-électrique est réalisé, de manière connue de l'homme du métier, par impulsion électrique sous la consigne d'un moyen de contrôle et de commande du moteur communément appelé « Engine Control Unit » (ECU) en langue anglaise, à partir d'une stratégie d'injection de carburant. La stratégie d'injection détermine notamment les instants auxquels l'ECU transmet les consignes d'ouverture et d'obturation de la buse d'injection.
Il est important de pouvoir déterminer l'instant précis auquel l'injection débute après l'envoi de l'impulsion électrique d'actionnement de la servovalve, c'est-à-dire, l'instant précis auquel l'aiguille libère la buse d'injection pour effectivement réaliser l'injection de carburant au sein de la chambre de combustion. Il est tout aussi important de pouvoir déterminer l'instant précis auquel l'injection se termine une fois la fin de l'impulsion, c'est-à-dire l'instant précis auquel l'aiguille obstrue la buse. Connaître ces instants permet de pouvoir établir une stratégie d'injection précise en fonction, notamment, de la position du piston dans la chambre de combustion.
Des solutions logicielles intégrées à l'ECU permettent d'estimer les délais entre l'instant d'envoi des consignes et l'instant de début d'injection, ainsi que l'instant d'interruption de l'injection. A titre d'exemple informatif, le délai entre l'instant d'envoi des consignes et le début d'injection est déterminé en prenant en compte différents paramètre, tels que le délai de déplacement de la servovalve, le délai de déplacement du flux hydraulique ou l'inertie de déplacement de l'aiguille.
Le délai entre l'instant de fin de consigne et l'obturation de la buse d'injection est fonction de plusieurs paramètres, tel que la vitesse de rotation du vilebrequin du moteur, et est susceptible de varier au cours du temps. Malgré la prise en compte de tout ou partie de ces paramètres, les données estimées par les solutions logicielles peuvent être perturbées par différents paramètres environnementaux, réglages moteurs, etc ..
Si les données estimées par ces solutions logicielles ne sont pas fidèles à la réalité, il est possible que la stratégie d'injection établie par l'ECU génère une augmentation du temps d'injection susceptible d'être à l'origine d'une détérioration de la performance du moteur à combustion interne. C'est pourquoi il est indispensable de pouvoir vérifier la stabilité de ces solutions logicielles, c'est-à-dire la fidélité de leurs estimations par rapport aux délais réels au cours du temps.
Par ailleurs, la stabilité de ces solutions logicielles est indispensable pour la définition d'une quantité précise de carburant, par exemple sur un intervalle de temps prédéfini.
Un des objectifs de l'invention est de proposer un procédé de contrôle de la défaillance d'une solution logicielle afin de pouvoir déterminer sa robustesse, c'est-à-dire la stabilité de la performance de ladite solution logicielle au court du temps et des paramètres environnementaux.
La présente invention a pour objectif de palier les inconvénients précités en proposant un procédé de détection de la défaillance d'une solution logicielle d'un moyen de contrôle et de commande d'un moteur à combustion interne configurée pour générer des données représentatives de l'instant d'interruption d'une injection de carburant, ledit moyen de contrôle et de commande étant électriquement connecté à un servovalve hydro-électrique d'un injecteur dudit moteur à combustion interne, ledit procédé comprenant des étapes :
• d'acquisition de données par des moyens d'acquisition de données connectés à des moyens de mesure fixés à un corps d'injecteur et configurés pour émettre des données représentatives d'instants d'obturation d'une buse d'injection,
• d'enregistrement des données générées par la solution logicielle et des données émises par les moyens de mesure, sur une durée prédéfinie,
« de synchronisation des données générées par la solution logicielle et des données émises par les moyens de mesure,
• de comparaison des données générées par la solution logicielle et des données émises par les moyens de mesure de sorte à identifier d'éventuels écarts entre ces données, la solution logicielle étant considérée comme défaillante lorsque les écarts entre les données comparées ne répondent pas à des critères prédéfinis.
La robustesse de la solution logicielle est ainsi déterminable.
Dans des modes particuliers de réalisation, l'invention répond en outre aux caractéristiques suivantes, mises en œuvre séparément ou en chacune de leurs combinaisons techniquement opérantes.
Dans des modes de particuliers de réalisation, un des critères prédéfinis est que la valeur de l'étendue des valeurs des écarts des données comparées doit être inférieure à une valeur seuil.
On entend par le terme « étendue », la différence entre la valeur maximale et la valeur minimale des écarts des données comparées.
Dans des modes particuliers de réalisation de l'invention, une étape préliminaire à l'étape d'acquisition des données est une étape d'installation de moyens de mesure sur le corps de l'injecteur.
Dans des modes particuliers de l'invention, une étape de fenêtrage des données émises par les moyens de mesure, pour isoler les instants d'obturation de la buse d'injection, est réalisée entre les étapes de synchronisation et de comparaison.
Cette étape de fenêtrage permet un gain substantiel de précision de la comparaison.
Dans des modes particuliers de l'invention, l'étape d'acquisition de données met en œuvre un oscilloscope connecté à des moyens de mesure fixés à un corps d'injecteur et configurés pour émettre des données représentatives d'instants d'obturation d'une buse d'injection.
L'oscilloscope étant un moyen d'acquisition non sensible aux facteurs thermodynamiques, les données sont acquises de manière fiable.
Dans des modes particuliers de l'invention, l'étape d'acquisition de données est réalisée par des moyens d'acquisition de données connectés électriquement à une jauge de contraintes fixée au corps de l'injecteur et configurée pour émettre des données sous la forme de signaux électriques, et connectés électriquement à l'injecteur par une connexion électrique, de sorte à recevoir des données, sous la forme de signaux électriques, représentatives des consignes émises par la solution logicielle à la servovalve hydroélectrique.
La jauge de contraintes fixée au corps de l'injecteur et la connexion électrique sont relativement simples à mettre en œuvre et peu onéreux. En assurant une acquisition de données par des moyens externes à l'injecteur, ces moyens de mesure permettent d'augmenter la fiabilité de ladite acquisition.
Dans des modes particuliers de l'invention, l'étape de comparaison comprend les sous-étapes suivantes :
· de comparaison des données générées par la solution logicielle avec celles émises, sous la forme d'un signal électrique, par la connexion électrique de l'injecteur, afin de comparer les instants d'obturation de la buse d'injection générées par la solution logicielle avec les instants auxquels sont reçues, par la servovalve hydro-électrique, les consignes émises par l'organe de contrôle et de commande, l'étape de comparaison étant interrompue si les écarts entre les données comparées ne répondent pas à des critères prédéfinis,
• de comparaison des données émises, sous la forme d'un signal électrique, par la jauge de contraintes avec celles émises, sous la forme d'un signal électrique, par la connexion électrique sur l'injecteur afin qu'une comparaison de ces données émises par la jauge de contraintes avec celles générées par la solution logicielle soit réalisée sur les mêmes injections, c'est-à-dire, sur le même référentiel,
• de comparaison des données émises, sous la forme d'un signal électrique, par la jauge de contraintes avec celles générées par la solution logicielle de sorte à identifier d'éventuels écarts entre ces données, la solution logicielle étant considérée comme défaillante lorsque ces écarts ne répondent pas à des critères prédéfinis.
Ainsi, les deux premières comparaisons de l'étape de comparaison permettent d'assurer la fiabilité de la troisième comparaison, étant entendu que c'est notamment cette dernière comparaison qui permet de déterminer la défaillance de la solution logicielle.
La présente invention concerne, selon un second aspect, un dispositif de détection de la défaillance d'une solution logicielle configurée pour générer des données représentatives d'instants d'interruption d'une injection de carburant d'un moteur à combustion interne pour la mise en œuvre du procédé précité, comprenant des moyens de mesure fixés à un corps d'injecteur et connectés à des moyens d'acquisition des données.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple nullement limitatif, et faite en se référant aux figures qui représentent : - figure 1 : une représentation schématique d'un injecteur mis en œuvre dans le procédé de détection de la défaillance d'une solution logicielle d'estimation de l'instant d'interruption d'une injection de carburant d'un moteur à combustion interne selon l'invention,
- figure 2 : un logigramme représentant les étapes successives d'un procédé de détection de la défaillance d'une solution logicielle d'estimation de l'instant d'interruption d'une injection de carburant d'un moteur à combustion interne selon l'invention,
- figure 3 : une représentation d'un graphique comprenant un nuage de points d'une comparaison de données réalisée par un logiciel dédié,
- figure 4 : une représentation schématique du moment de synchronisation des données suite à un enregistrement.
La présente invention concerne un procédé de contrôle de la défaillance d'une solution logicielle d'estimation d'un instant d'interruption d'une injection de carburant d'un moteur à combustion interne. Dans le présent texte, lorsqu'il est fait référence à une injection de carburant, il est sujet de l'injection dite « injection principale », à l'origine de la création d'un couple moteur, et non des injections dites « injection pilote et injection secondaire » qui sont généralement réalisées dans des buts de réduction des bruits et des émissions de particules polluantes.
Le procédé de contrôle objet de la présente invention est mise en œuvre sur un injecteur 20 de carburant à commande indirecte comprenant un corps 21 d'injecteur sensiblement cylindrique s'étendant entre une première et une seconde extrémités, tel que représenté dans un exemple de réalisation non limitatif par la figure 1 . La première extrémité du corps de l'injecteur est destinée à être agencée à distance d'une chambre de combustion d'un moteur à combustion interne et la seconde extrémité du corps 21 de l'injecteur est destinée à être agencée dans ladite chambre de combustion.
D'une extrémité à l'autre du corps 21 d'injecteur se développe axialement un canal principal 23 d'injection, destiné à contenir un carburant à haute pression. Le canal principal 23 débouche sensiblement au niveau de la première extrémité de façon à former une ouverture d'alimentation en carburant et débouche au niveau de la seconde extrémité de façon à former une buse 22 d'injection.
La buse 22 d'injection comprend un siège d'étanchéité configuré de sorte que ladite buse 22 puisse être obturée de manière étanche par une extrémité, dite « extrémité distale », d'une aiguille 24 agencée en translation dans le corps 21 de l'injecteur. L'autre extrémité de l'aiguille 24, dite « extrémité proximale », débouche au sein d'une chambre hydraulique de commande reliée au canal principal 23 et agencée de sorte que le carburant à haute pression puisse appliquer une force sur ladite extrémité proximale de l'aiguille 24 d'une intensité telle qu'elle maintienne l'aiguille 24 contre le siège d'étanchéité, obturant la buse 22 d'injection. Dans la suite du texte, lorsqu'il est fait référence à l'obturation de la buse 22 d'injection, il est entendu que l'obturation est totale et est réalisée de manière étanche.
Une servovalve hydro-électrique 25 comprenant un actionneur piézoélectrique est disposée dans la chambre de commande, de sorte à pouvoir générer un courant de fuite de carburant vers un canal de dérivation 26, ayant pour effet de faire chuter la pression localement sur l'extrémité proximale de l'aiguille. Cette baisse de pression locale a pour effet de déplacer l'aiguille 24 par un phénomène d'équilibre des pressions appliquées sur l'aiguille, et ainsi de provoquer une injection de carburant dans la chambre de combustion en dégageant l'extrémité distale de l'aiguille 24 du siège d'étanchéité de ladite buse 22. L'interruption de l'injection de carburant est réalisée par l'arrêt de l'actionnement de la servovalve hydraulique 25 de sorte à obturer le canal de dérivation 26 et ainsi interrompre le courant de fuite de carburant afin d'augmenter la pression hydraulique appliquée sur l'extrémité proximale de l'aiguille. L'augmentation de la pression hydraulique appliquée sur l'extrémité proximale de l'aiguille 24 provoque le déplacement de ladite aiguille 24 vers le siège d'étanchéité de manière à obturer la buse 22 d'injection.
L'instant auquel l'injection doit être interrompue, et par conséquent, l'instant auquel la buse 22 doit être obturée, est estimé par une solution logicielle intégrée à des moyens de contrôle et de commande du moteur, appelé « Engine Control Unit » en langue anglaise, ci-après dit « ECU ». L'ECU est relié à la servovalve hydro-électrique 25 par des moyens de connexion électrique de sorte à pouvoir piloter ladite servovalve hydraulique 25 par l'envoi d'impulsions électriques.
Dans le cadre de la présente invention, cet instant d'obturation de la buse 22 est estimé par la solution logicielle grâce à une stratégie d'estimation de l'instant d'obturation de la buse 22 comprenant une étape de génération d'une impulsion de tension permettant de détecter une variation de tension de l'actionneur piézoélectrique. Cette variation de tension correspond sensiblement à l'instant d'obturation de la buse 22. En effet, l'obturation de la buse 22 provoque une brève surpression hydraulique dans le canal principal 23 de l'injecteur, générant une onde se propageant dans le carburant jusqu'à percuter l'actionneur piézoélectrique et générer cette variation de tension.
La stratégie d'estimation de l'instant d'obturation de la buse 22 peut prendre en compte notamment les retards hydraulique et/ou mécanique entre l'obturation de la buse 22 et la variation de tension, tel que le temps de propagation de l'onde dans le carburant, de la buse 22 à l'actionneur piézoélectrique. La solution logicielle est configurée pour générer et exporter des données représentatives notamment d'estimations d'instants d'obturation de la buse 22 d'injection vers un logiciel ad-hoc d'acquisition de données développé à cet effet.
Le procédé de contrôle de la défaillance du logiciel d'estimation selon la présente invention, telle que représentée par la figure 2, par un logigramme, comprend une étape d'acquisition 1 1 , sur une durée prédéfinie, de données représentatives d'instants d'obturation de la buse 22 d'injection émises par des moyens de mesure. Les données sont acquises par des moyens d'acquisition de données 40 auxquels les moyens de mesure sont connectés.
Dans un exemple préféré de réalisation de l'invention, les moyens de mesure sont fixés sur le corps 21 de l'injecteur et comprennent une jauge de contraintes 30, telle que schématiquement représentée par la figure 1 . La jauge de contraintes 30 est préférentiellement fixée au niveau de la première extrémité dudit corps 21 , et est ainsi disposée à distance de la buse 22 d'injection, de sorte que ladite jauge de contraintes 30 ne soit pas perturbée par des variations de températures dues à l'alternance entre les phases de combustion du carburant injecté et d'échappement des gaz résultant de la combustion. L'installation 10 de la jauge de contraintes 30 sur l'injecteur peut constituer une étape préliminaire à l'étape d'acquisition 1 1 des données.
Lors de l'obturation de la buse 22 de l'injecteur, l'aiguille 24 rentre en contact avec le siège d'étanchéité de ladite buse 22, provoquant un impact mécanique. La jauge de contraintes 30 est sensible aux vibrations dues à cet impact mécanique, et est apte à émettre des données sous la forme d'un signal électrique, ledit signal électrique étant représentatif notamment du contact entre l'aiguille 24 et le seuil d'étanchéité de la buse 22, et donc, de l'instant d'obturation de la buse 22 d'injection. En exploitant ce signal électrique, il est alors possible de déterminer l'instant auquel la buse 22 est obturée.
Afin d'exploiter ce signal électrique, la jauge de contraintes 30 est reliée, de manière connue de l'homme du métier, à des moyens d'acquisition des données 40, tel que schématiquement représenté par la figure 1 dans un exemple de réalisation. Les moyens d'acquisition des données 40 comprennent, par exemple, un amplificateur électronique configuré pour adapter les signaux électriques générés par la jauge de contraintes 30 de sorte à optimiser leur exploitation par les moyens d'acquisition des données. Les moyens d'acquisition des données comprennent un oscilloscope. Un oscilloscope a notamment pour avantage de ne pas être sensible aux facteurs thermodynamiques.
L'acquisition du signal électrique émis par la jauge de contraintes 30 est réalisée, par exemple, avec des paramètres fixes prédéfinis, tels qu'une certaine vitesse de rotation du moteur à combustion interne, ou une certaine pression dans la chambre de combustion.
Additionnellement, comme schématiquement représenté par la figure 1 , les moyens de mesure comprennent également une connexion électrique 31 réalisée sur l'injecteur par le biais d'une épissure sur la connexion électrique de l'injecteur, et plus particulièrement sur les moyens de connexion électrique 31 de l'ECU à la servovalve hydro-électrique 25. L'épissure permet la connexion électrique de la servovalve hydroélectrique 25 aux moyens d'acquisition des données 40 de sorte à visualiser la valeur de la tension aux bornes de la servovalve hydro-électrique 25. Cette valeur de la tension aux bornes de la servovalve hydro-électrique 25 est représentative des consignes émises par la solution logicielle, et permet donc d'obtenir une représentation fidèle des consignes émises par l'ECU à la servovalve hydro-électrique 25. Avantageusement, par le biais de l'épissure, la servovalve hydro-électrique 25 est connectée au même oscilloscope que celui réalisant l'acquisition des données émises par la jauge de contraintes 30.
L'acquisition, par l'oscilloscope, de données émises, sous la forme d'un signal électrique, par la jauge de contraintes 30 et par l'épissure, et l'estimation des données générées par la solution logicielle sont réalisées en parallèle l'une de l'autre, à chaque injection. Pour permettre leur exploitation lors d'étapes ultérieures, une étape d'enregistrement 12 de ces données est réalisée.
L'aiguille 24 de l'injecteur étant soumise à des phénomènes vibratoires pouvant perturber les moyens de mesure lors de la libération de la buse 22, le lancement de la stratégie de détection de l'instant d'obturation de la buse 22 de la solution logicielle est réalisé à l'expiration d'un délai prédéfini, après le début de l'enregistrement, de même que l'activation des moyens d'acquisition des données 40.
L'enregistrement des données est réalisé pendant une durée prédéfinie suffisante pour générer un nombre d'injections significatif, et ainsi, permettre l'exploitation de ces données. La durée de l'enregistrement est, par exemple, de cinq secondes. Sur la figure 4, le début de l'enregistrement est représenté par le repère t0.
Ensuite, une étape de synchronisation 14 des données générées par la solution logicielle et des données émises par les moyens de mesure est réalisée. Plus précisément, les données acquises par l'oscilloscope, représentées par le repère X sur la figure 4, sont synchronisées avec les données générées par la solution logicielle, représentées par le repère Y sur la figure 4, à partir du lancement de la stratégie de détection, représenté par le repère ti sur ladite figure. En effet, l'impulsion de tension générée par la stratégie de détection de l'instant d'obturation de la buse 22 de l'injecteur permet de déterminer à quel moment la stratégie de détection a été activée par la solution logicielle. Les données représentatives de l'estimation d'instants d'obturation de la buse 22 d'injection générées par la solution logicielle avec des données représentatives de l'instant d'obturation de la buse 22 d'injection émises par les moyens de mesure peuvent ensuite fenêtrées par un logiciel ad-hoc, pour isoler les moments représentatifs des instants d'obturation de la buse 22 d'injection, lors d'une étape de fenêtrage 13.
Le procédé de détection de la défaillance d'une solution logicielle d'estimation de l'instant d'interruption d'une injection comprend une étape de comparaison 15 des données représentatives de l'estimation d'instants d'obturation de la buse 22 d'injection générées par la solution logicielle avec des données représentatives de l'instant d'obturation de la buse 22 d'injection émises par les moyens de mesure.
Préférentiellement, l'étape de comparaison 15 des données représentatives de l'estimation par la solution logicielle d'instants d'obturation de la buse 22 d'injection avec des données émises par des moyens de mesure comprend une première comparaison des données générées par la solution logicielle avec celles émises par le biais de l'épissure sur l'injecteur. Plus précisément, les données représentatives de l'estimation d'instants d'obturation de la buse 22 d'injection générées par la solution logicielle sont comparées avec les données représentatives de l'instant de réception des consignes d'obturation de la buse 22 émises par l'ECU à la servovalve hydro-électrique 25, par exemple, pour chaque injection réalisée sur la durée d'acquisition des données prédéfinie. Pour réaliser cette étape de comparaison 15, les données émises par le biais de l'épissure sur l'injecteur, acquises par l'oscilloscope, sont exportées et traitées par un logiciel de traitement adapté dont le développement est à la portée de l'homme du métier et ne fait pas l'objet de la présente demande.
La figure 3 représente, dans un exemple de réalisation non limitatif, un graphique comprenant un nuage de points résultant de cette comparaison, obtenu à partir dudit logiciel de traitement, chaque point représentant une injection. Il est ainsi possible, pour chaque injection d'un cycle d'un certain nombre d'injections, de déterminer la valeur des écarts entre les instants d'obturation de la buse 22 générées par la solution logicielle et les instants de réception des consignes émises par l'ECU à la servovalve hydro- électrique 25, qui sont lus sur l'axe des ordonnées sur la figure 3 en microsecondes sous la référence DIF.
Les valeurs des écarts résultants de ces comparaisons doivent être sensiblement identiques au cours d'un même cycle de plusieurs injections pour assurer la fiabilité du procédé. Par « sensiblement identiques », on entend que les valeurs de ces écarts doivent présenter un écart-type maximal d'une valeur, par exemple, de deux à trois microsecondes. Si les valeurs des écarts entre les données comparées ne répondent pas à des critères prédéfinis, tels qu'une valeur maximale prédéterminée d'écart-type, l'étape de comparaison est interrompue.
Suite à la première comparaison, si les données comparées répondent aux critères prédéfinis, une deuxième comparaison est réalisée entre les données générées par la jauge de contraintes 30 et les données générées par la solution logicielle.
Il y a lieu de noter que le logiciel de traitement est configuré pour réaliser un graphique résultant de cette comparaison, du même type que celui décrit précédemment, à la suite de cette étape de comparaison pour pouvoir exploiter les résultats de cette comparaison.
Dans un exemple de réalisation, un point de repère est déterminé, via le logiciel de traitement, sur le signal électrique émis par la jauge de contraintes afin de représenter l'instant d'obturation de la buse 22. Ce point de repère est choisi de manière arbitraire et est destiné à être identique pour chaque signal électrique acquis, c'est-à-dire, pour chaque injection réalisée, afin d'avoir des bases communes pour la comparaison des données à chacune des injections réalisées lors d'un cycle d'un certain nombre d'injection, pendant la durée de l'enregistrement. Les données émises par la jauge de contraintes 30 et les données émises par la connexion électrique sur l'injecteur sont exportées vers un logiciel configuré pour réaliser une comparaison desdites données, pour une même injection.
La comparaison des données issues de l'épissure et celles issues de la jauge de contraintes 30 se fait suite à un post-traitement via un logiciel qui permet de ressortir injection par injection les instants d'obturation de la buse 22 d'injection issus des deux acquisitions, une fois fenêtrées. La servovalve hydro-électrique 25 étant connectée au même oscilloscope que celui réalisant l'acquisition des données émises par la jauge de contraintes 30, la comparaison des données est relativement simple et rapide et se fait sur une même base.
La valeur des écarts entre les données générées par la solution logicielle et les données acquises par l'oscilloscope, pour chaque injection, sont extraites par le logiciel de traitement de sorte à pouvoir être exploitées via un graphique résultant de cette comparaison, du même type que celui représenté par la figure 3. Des valeurs d'écarts constantes caractérisent la robustesse de la solution logicielle. La solution logicielle d'estimation d'instants d'obturation de la buse 22 d'injection est considérée défaillante, c'est-à-dire non robuste, lorsque l'étendue des valeurs des écarts, pour un nombre d'injection donné, est supérieure à une valeur seuil. Lorsque la solution logicielle est considérée comme défaillante, le logiciel nécessite une amélioration, ou une correction. A titre d'exemple non limitatif, la valeur seuil est de plus de dix microsecondes. De manière plus générale, il est à noter que les modes de mise en œuvre et de réalisation considérés ci-dessus ont été décrits à titre d'exemples non limitatifs, et que d'autres variantes sont par conséquent envisageables.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de détection de la défaillance d'une solution logicielle d'un moyen de contrôle et de commande d'un moteur à combustion interne configurée pour générer des données représentatives de l'instant d'interruption d'une injection de carburant, ledit moyen de contrôle et de commande étant électriquement connecté à un servovalve hydro-électrique (25) d'un injecteur dudit moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend des étapes :
• d'acquisition (1 1 ) de données par des moyens d'acquisition de données (40) connectés à des moyens de mesure fixés à un corps (21 ) d'injecteur et configurés pour émettre des données représentatives d'instants d'obturation d'une buse (22) d'injection,
• d'enregistrement (12) des données générées par la solution logicielle et des données émises par les moyens de mesure, sur une durée prédéfinie,
• de synchronisation (14) des données générées par la solution logicielle et des données émises par les moyens de mesure,
· de comparaison (15) des données générées par la solution logicielle et des données émises par les moyens de mesure de sorte à identifier d'éventuels écarts entre ces données, la solution logicielle étant considérée comme défaillante lorsque les écarts entre les données comparées ne répondent pas à des critères prédéfinis.
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel un des critères prédéfinis est que la valeur de l'étendue des valeurs des écarts des données comparées doit être inférieure à une valeur seuil.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel une étape préliminaire à l'étape d'acquisition (1 1 ) des données est une étape d'installation (10) de moyens de mesure sur le corps (21 ) de l'injecteur.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel une étape de fenêtrage (13) des données émises par les moyens de mesure, pour isoler les instants d'obturation de la buse (22) d'injection, est réalisée entre les étapes de synchronisation (14) et de comparaison (15).
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'étape d'acquisition (1 1 ) de données met en œuvre un oscilloscope connecté à des moyens de mesure fixés à un corps (21 ) d'injecteur et configurés pour émettre des données représentatives d'instants d'obturation d'une buse (22) d'injection.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'étape d'acquisition (1 1 ) de données est réalisée par des moyens d'acquisition de données (40) connectés électriquement à une jauge de contraintes (30) fixée au corps (21 ) de l'injecteur et configurée pour émettre des données sous la forme de signaux électriques, et connectés électriquement à l'injecteur par une connexion électrique (31 ), de sorte à recevoir des données, sous la forme de signaux électriques, représentatives des consignes émises par la solution logicielle à la servovalve hydro-électrique (25).
7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel l'étape de comparaison (15) comprend les sous-étapes :
• de comparaison des données générées par la solution logicielle avec celles émises, sous la forme d'un signal électrique, par la connexion électrique (31 ) de l'injecteur, afin de comparer les instants d'obturation de la buse (22) d'injection générées par la solution logicielle avec les instants auxquels sont reçues, par la servovalve hydro-électrique (25), les consignes émises par l'organe de contrôle et de commande, l'étape de comparaison étant interrompue si les écarts entre les données comparées ne répondent pas à des critères prédéfinis,
• de comparaison des données émises, sous la forme d'un signal électrique, par la jauge de contraintes (30) avec celles émises, sous la forme d'un signal électrique, par la connexion électrique (31 ) sur l'injecteur afin qu'une comparaison de ces données émises par la jauge de contraintes (30) avec celles générées par la solution logicielle soit réalisée sur les mêmes injections,
• de comparaison des données émises, sous la forme d'un signal électrique, par la jauge de contraintes (30) avec celles générées par la solution logicielle de sorte à identifier d'éventuels écarts entre ces données, la solution logicielle étant considérée comme défaillante lorsque ces écarts ne répondent pas à des critères prédéfinis.
8. Dispositif de détection de la défaillance d'une solution logicielle configurée pour générer des données représentatives d'instants d'interruption d'une injection de carburant d'un moteur à combustion interne pour la mise en œuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant des moyens de mesure fixés à un corps (21 ) d'injecteur et connectés à des moyens d'acquisition des données (40).
PCT/FR2017/051346 2016-05-31 2017-05-30 Procédé de détection de la défaillance d'une solution logicielle d'estimation de l'instant d'interruption d'une injection de carburant d'un moteur à combustion interne Ceased WO2017207916A1 (fr)

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