Titre de l'invention : Procédé de commande d’un injecteur dans un système à rail commun)

Domaine technique

La présente invention concerne de manière générale le domaine du contrôle moteur. Elle vise en particulier un procédé de commande d’un injecteur dans un système à rail commun permettant de corriger une augmentation de débit statique dudit injecteur. Technique antérieure

Il est connu, pour injecter un fluide dans un cylindre de moteur à explosion, d’employer un injecteur. Dans un système à rail commun, ledit rail commun constitue une réserve de fluide sous une pression connue disposée en amont d’au moins un injecteur. Un injecteur agit alors comme une vanne commandable entre une position ouverte et une position fermée. Une commande d’un injecteur en position ouverte pendant une durée donnée détermine une quantité de fluide injecté, sous réserve de connaître la différence de pression entre le rail commun et le cylindre dans lequel est réalisé l’injection, et la section utile ou section de passage de l’injecteur.

Il est ainsi possible d’établir, théoriquement ou empiriquement, pour une pression de rail commun donnée, une fonction ou une table, indiquant la durée d’ouverture d’un injecteur pour injecter une quantité donnée de fluide.

Les caractéristiques du fluide qui pourraient intervenir, telle que la viscosité, peuvent être éliminées, du fait qu’il s’agit toujours, pour un moteur donné, du même fluide.

De manière connue, un système d’injection à rail commun comprend une chambre (ou rail) et une pompe hydraulique asservie de manière à piloter la pression de fluide dans ladite chambre. La chambre est commune à tous les cylindres d’un moteur à combustion interne. L’asservissement est séquencé de manière à s’assurer que, pour chaque cylindre dans lequel on souhaite injecter, les évènements suivants : mesure de la pression rail moyenne sur un pas de calcul, livraison par la pompe hydraulique et injection, soient réalisés entièrement durant ledit pas de calcul et que ce pas de calcul ait lieu dans une fenêtre angulaire donnée.

Le système est capable de réguler, de manière asservie, la durée hydraulique d’injection en fonction d’une quantité ou masse à injecter de consigne et de la pression de rail commun, au moyen d’un dispositif de détection d’ouverture et de fermeture d’un injecteur, et ce de manière individualisée pour chaque injecteur.

La pression dans le rail commun est connue puisqu’elle fait l’objet d’un asservissement à une pression de consigne donnée. Elle peut aussi être mesurée par un capteur. Le débit statique est défini par le débit passant au travers d’un injecteur ouvert au maximum. Il dépend de la section de passage de l’injecteur et de la différence de pression entre l’amont (rail commun) et l’aval (cylindre) de l’injecteur. Le débit statique est en première approche considéré constant et peut être identifié théoriquement ou empiriquement pour un injecteur donné en fonction de la variation de pression.

Un problème apparaît lorsque ce débit statique évolue. Ceci peut être lié, par exemple à une corrosion ou usure de l’injecteur conduisant à une augmentation du débit statique. Si l’on ne change pas la commande, ceci conduit à une augmentation préjudiciable de la quantité de fluide injecté.

Un capteur de débit, ou un procédé connu, par exemple de DE 102016214464, DE 102016211551 ou DE 102015214817, peut être utilisé pour détecter une augmentation du débit statique. Il est encore possible de déterminer un ratio de débit statique, relativement à un débit statique de référence, typiquement le débit statique de l’injecteur neuf.

De manière classique, l’art antérieur, corrige une augmentation de débit statique en modifiant le temps d’ouverture de l’injecteur, de manière à maintenir une quantité de fluide injecté identique.

Ce mode de correction pose problème en ce qu’il modifie le taux d’introduction ou débit instantané relativement à celui initialement souhaité par le contrôle moteur. La figure 1 compare, à quantité de fluide injecté constante, sur un diagramme figurant le débit instantané d’un injecteur en ordonnées en fonction du temps en abscisses, un profil PO correspondant à un débit statique nominal, un profil P2 correspondant à un débit statique réduit et un profil P1 correspondant à un débit statique augmenté. Il apparaît que le profil d’injection est modifié, sa durée augmentant d’autant plus que le débit statique est réduit. Une telle modification de profil, notamment lorsque le débit statique augmente, peut conduire à de la dilution : introduction de carburant dans l’huile de lubrification moteur pouvant conduire à un endommagement du moteur. Une modification de profil peut encore engendrer des pressions cylindre trop importantes pouvant conduire à un endommagement du moteur ou à des émissions de polluants.

Objectif de l'invention

L’objectif de l’invention est de réaliser une correction du débit statique selon un principe alternatif d’une correction de la durée d’injection.

Résumé de l'invention

Cet objectif est atteint grâce à un procédé de commande d’un injecteur dans un système à rail commun comprenant les étapes suivantes : détection d’une augmentation entre un débit statique observé et un débit statique de référence, et détermination d’une consigne de pression rail corrigée garantissant une même quantité de fluide injecté avec le débit statique observé que celle obtenue avec une pression de référence et le débit statique de référence.

Selon une autre caractéristique, la pression corrigée est déterminée de manière expérimentale à partir d’une caractéristique débit statique en fonction de la pression rail, en ajoutant à la pression de référence la différence entre une pression qu’on devrait avoir pour le débit statique observé et la pression de référence.

Selon une autre caractéristique, la pression corrigée est déterminée de manière théorique en utilisant l’équation de Bernoulli, selon la formule Pcor = ' ^a P ^ress ' ^on corrigée, p la densité du fluide injecté,

Pref la pression de référence, T la température du fluide injecté, Pcyl la pression dans le cylindre et R le ratio du débit statique observé au débit statique de référence.

Selon une autre caractéristique, le procédé comprend encore une étape de saturation de la pression corrigée par un seuil inférieur.

Selon une autre caractéristique, la durée d’injection, respectivement la masse de fluide injecté reste identique.

Brève description des dessins

L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, faite uniquement à titre d’exemple, et en référence aux figures en annexe dans lesquels :

[Fig. 1] déjà décrite, compare différents profils d’injection.

[Fig. 2] présente un logigramme de l’invention.

[Fig. 3] présente une caractéristique 4 figurant le débit statique en ordonnées en fonction de la pression de rail commun en abscisses.

[Fig. 4] présente une courbe correctrice figurant la correction de pression à appliquer pour déterminée la pression corrigée en ordonnées en fonction de la pression de référence en abscisses, pour une usure et une pression cylindre données.

[Fig. 5] présente comparativement trois courbes de tension de commande en fonction du temps.

[Fig. 6] présente comparativement, et sur la même échelle de temps que la figure 5 trois courbes de débit en fonction du temps correspondantes. Description des modes de réalisation

Lorsqu’une augmentation du débit statique est détectée pour un injecteur, plutôt que de modifier la durée d’injection Tref afin de compenser, avec les inconvénients mentionnés plus haut, le principe de l’invention consiste à modifier, dans la mesure du possible, la pression d’injection. Pour cela, en référence à la figure 2, un procédé de commande d’un injecteur dans un système à rail commun selon l’invention comprend les étapes suivantes. Dans une première étape E2, il est testé la présence d’une augmentation entre un débit statique observé Qobs et un débit statique de référence Qref. Le débit statique de référence Qref est celui initial de l’injecteur à l’état neuf. Le débit statique observé Qobs est celui observé à l’instant où se déroule le procédé. Il peut être mesuré par un capteur de débit ou encore être déterminé par toute méthode, telle que l’une des méthodes proposées par l’une des trois antériorités mentionnées plus haut. Au cours de cette étape, il est encore déterminé un ratio R du débit statique observé Qobs au débit statique de référence Qref.

Si aucune augmentation du débit statique n’est présente, l’invention ne change rien. Le test T2 est suivi de l’étape E5, correspondant à sa branche « Non ». Les paramètres de pression de référence Pref et de masse de référence Mref, déterminés par le contrôle moteur, au cours d’une étape préalable E1 , sont utilisés à l’étape E5 pour d’une part commander la pression du rail commun, la pression de référence Pref étant transmise comme consigne à un asservissement en charge de réguler la pression de rail commun, et d’autre part pour déterminer une durée d’injection, fonction de la masse de référence Mref et de la pression de référence Pref, et commander une injection en ouvrant l’injecteur selon ladite durée d’ouverture Tref.

Au contraire, si une augmentation du débit statique est détectée lors du test E2, la suite du procédé emprunte la branche « Oui » et se poursuit à l’étape E3. A cette étape il est déterminé une consigne de pression rail corrigée Pcor, telle qu’elle corrige l’augmentation de débit statique. Pour cela la pression corrigée Pcor est une nouvelle valeur de consigne de pression déterminée telle qu’une même quantité de fluide soit injectée avec le débit statique observé Qobs que la quantité qui aurait été injectée avec la pression de référence Pref et le débit statique de référence Qref.

Tel que figuré à l’étape E6, cette pression corrigée Pcor est utilisée, en lieu et place de la pression de référence Pref comme consigne pour l’asservissement de pression de rail commun.

II peut ici être constaté que la masse de référence Mref définissant la masse de fluide à injecter et la pression de référence Pref sont conservées pour, déterminer une durée d’injection Tref et piloter l’ouverture de l’injecteur selon cette durée d’injection Tref. En effet la correction de la pression, qui détermine la pression corrigée Pcor réalise une correction du débit statique. La pression corrigée Pcor est telle qu’une injection selon le couple Pcor, Qobs injecte une même quantité de fluide qu’une injection selon le couple Pref, Qref. Aussi le débit statique étant corrigé par la pression corrigée Pcor, il convient d’utiliser une même masse de référence Mref et une même pression de référence Pref comme consigne pour déterminer une durée d’injection Tref identique à celle qui aurait été nécessaire avec Pref, Qref. Ainsi avantageusement, l’invention conduit à ce que le profil d’injection reste identique.

La détermination de la pression corrigée Pcor, à l’étape E3 peut être réalisée selon toute méthode. Il est indiqué ci-dessous deux méthodes illustratives.

Selon une première méthode expérimentale, la pression corrigée Pcor est déterminée de manière expérimentale à partir d’une caractéristique C débit statique en fonction de la pression rail. Une telle caractéristique C est illustrée à la figure 3 et figure le débit statique en ordonnées en fonction de la pression de rail commun en abscisses. Cette caractéristique C est utilisée pour déterminer une différence entre une pression Pobs qu’on devrait avoir pour le débit statique observé Qobs et la pression de référence Pref. Cette différence de pression est alors ajoutée à la pression de référence Pref pour obtenir la pression corrigée Pcor.

Ainsi par exemple, si au lieu d’un débit statique de référence Qref de 32,82mg/ms, il est observé un débit statique observé augmenté Qobs de 35 mg/ms, la caractéristique C est lue pour déterminer la pression Pobs qu’on devrait avoir pour le débit statique observé Qobs, soit la pression Pobs image du débit observé Qobs par la caractéristique C, soit Pobs = 135 Mpa. Aussi pour une pression de référence Pref = 120 Mpa, il apparaît une différence Pref-Pobs de -15 MPa. Cette différence est ajoutée à la pression de référence Pref pour obtenir la pression corrigée Pcor, soit Pcor = Pref + (Pref-Pobs) = 2. Pref-Pobs = 105 Mpa.

Selon une autre méthode théorique, la pression corrigée Pcor est déterminée en utilisant l’équation de Bernoulli. L’équation de Bernoulli

le débit statique de l’injecteur, p la densité du fluide injecté, T la température du fluide injecté, A la section utile de l’injecteur, P la pression (amont) du rail commun et Pcyl la pression (avale) du cylindre. Pour un injecteur de référence le débit statique de référence

Qref est défini par

Pour un injecteur présentant une dérive de débit statique Qobs, on souhaite au moyen de l’invention, maintenir le débit statique identique à celui Qref de l’injecteur de référence.

Aussi, on a encore la relation suivante Qref = pfPcor, T). Aobs. avec Aref

la section utile de référence correspondant à un injecteur neuf et Aobs la section utile actuelle, telle qu’observée. On a de plus l’égalité des ratios : = 92Ë1 = p En réduisant, sous certaines hypothèses simplificatrices, on aboutit à la formule Pcor = ' ^a P ^ress ' ^on corrigée, p la densité du fluide injecté,

Pref la pression de référence, T la température du fluide injecté, Pcyl la pression dans le cylindre et R le ratio du débit statique observé Qobs au débit statique de référence Qref.

Quelle que soit la méthode retenue, empirique, théorique ou autre, il est possible de déterminer la pression corrigée Pcor en fonction de la pression de référence Pref, initialement déterminée. Pour une augmentation de débit statique dQ et une pression cylindre Pcyl données ceci peut être représenté par une courbe telle que celle de la figure 4, figurant la correction de pression Pcor-Pref à appliquer en ordonnées, en fonction de la pression de référence Pref en abscisses. Une telle fonction peut encore être tabulée pour un usage ultérieur. La courbe de la figure 4 est indicative d’une usure conduisant à une augmentation du débit statique de 20%, soit un ratio R=1 ,2.

Selon une autre caractéristique, le procédé peut encore comprendre une étape de saturation de la pression corrigée Pcor par un seuil inférieur Pmin. Ainsi, tel qu’illustré à la figure 2, le procédé à l’étape E4 compare la pression corrigée Pcor déterminée par l’une des méthodes précédentes, avec un seuil de pression minimale Pmin. Si la pression corrigée Pcor est inférieure au seuil inférieur Pmin, la pression corrigée Pcor est prise égale au seuil Pmin. Ainsi tel qu’illustré à la figure 2, si la pression corrigée Pcor est inférieure au seuil inférieur Pmin, la pression Pmin est utilisée, à l’étape E7, comme consigne pour commander l’asservissement de pression du rail commun. Cette saturation de la pression corrigée Pcor par une pression minimale Pmin est justifiée par le fait que le rail commun ne peut assurer correctement sa fonction en deçà de la pression minimale Pmin.

Puisque la modification de pression de rail commun à la valeur corrigée Pcor corrige le débit statique de l’injecteur, il convient de conserver identique la durée d’injection Tref, afin d’injecter une même masse Mref de fluide. Ceci peut être appliqué dans tous les cas, comme le montre la figure 2 où dans tous les cas E5, E6 et E7, la consigne de masse de fluide Mref à injecter, qui détermine la durée d’injection, reste identique à celle initialement déterminée à l’étape E1.

Ceci permet avantageusement de conserver un même profil d’injection : même amplitude Qref, même durée Tref.

La figure 5 montre de manière comparative en fonction du temps, la tension de commande de l’injecteur. U1 correspond à l’injecteur de référence. U2 correspond à un injecteur présentant une augmentation de débit statique de 20 %, sans correction. U3 correspond au même injecteur présentant une augmentation de débit statique de 20 %, avec correction de la pression de rail commun.

La figure 6 montre de manière comparative en fonction du temps, et comparativement aux courbes de la figure 5, le débit instantané résultant. Q1 correspond à l’injecteur de référence. Q2 correspond à un injecteur présentant une augmentation de débit statique de 20 %, sans correction. Q3 correspond au même injecteur présentant une augmentation de débit statique de 20 %, avec correction de la pression de rail commun. Il peut être observé que le profil corrigé Q3 reproduit sensiblement le profil de référence Q1 , tant en amplitude qu’en durée. Ici par exemple, la correction fait passer d’un pression de référence Pref de 220 MPa à une pression corrigée Pcor de 158 MPa.

Un autre mode de réalisation peut encore être appliqué dans le cas particulier d’une saturation correspondant à l’étape E7. Du fait même de la saturation, le débit statique n’est pas entièrement corrigé. Il est possible dans ce cas de modifier la durée d’injection, de manière à réaliser une correction complémentaire manquante. Cette correction de la durée d’injection est réalisée par toute méthode, telles que celles citées au titre de l’art antérieur. Il convient de noter que cette correction s’applique uniquement à la correction manquante du fait de la saturation. Aussi les inconvénients cités au titre de l’art antérieur s’en trouvent limités d’autant.

L’invention est décrite dans ce qui précède à titre d’exemple. Il est entendu que la personne de l’art est à même de réaliser différentes variantes de réalisation de l’invention, en associant par exemple les différentes caractéristiques ci-dessus prises seules ou en combinaison, sans pour autant sortir du cadre de l’invention.