EP1218629B1 - Procede de mesure de la pression de carburant dans une rampe a injection d'un moteur a combustion interne - Google Patents
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- F02D2250/04—Fuel pressure pulsation in common rails
Definitions
- the present invention relates to a method of measurement of the fuel pressure prevailing in a electromagnetic injector of this fuel in one of the cylinders of an internal combustion injection engine direct, the injectors associated with said cylinders being fueled by a fuel rail ses and their opening time calculated and ordered by a calculator.
- a fuel supply device for an internal combustion engine with direct injection of a known type comprising a fuel tank 1, a pump 2 supplied by the tank 1 and associated to a pressure regulator 3 for delivering fuel to a second pump 5, through a filter 4, the fuel delivered by the pump 2 being brought to a first pressure level higher than atmospheric pressure, but relatively low, whence the name of "low pressure pump” given to pump 2.
- the second pump 5 still raises the fuel pressure to a second level higher than the first, suitable for supplying fuel injectors 6 1 , 6 2 , 6 3 , 6 4 mounted on a ramp 7 for supplying fuel to the cylinders of an internal combustion engine with direct injection (not shown).
- the pressure of the fuel delivered by the pump 5, called “high pressure pump”, is fixed by an electromechanical regulator 8, such as a solenoid valve controlled by a computer 9.
- a sensor 10 delivers to the computer 9 a signal representative of the pressure of the fuel contained in the rail 7, to allow the computer to regulate the fuel pressure in this rail at the required predetermined level.
- the computer 9 is commonly constituted by the engine operating management computer, controlling among other things the injectors 6 i (i from 1 to 4 in the example shown), and in particular the opening time of these.
- the fuel not delivered by the injectors 6 i is returned to the tank via a pipe 11, 12 placed at atmospheric pressure.
- the amount of fuel to be injected by a particular injector in the associated cylinder of the engine is calculated by the computer 9 according to a number of well known parameters.
- the calculator also determines the opening time of the injector which is suitable for ensuring entry into the cylinder of a predetermined amount of fuel. This opening time is a function of this quantity but also of the pressure of fuel prevailing in the ramp 7, pressure which fluctuates over time despite the presence of the regulator 8.
- this one can be constituted by a solenoid valve controlled by the computer 9, to establish a discontinuous leak of fuel, suitable for regulating the pressure of fuel at a predetermined level.
- FIG. 2 there is shown in 6 i the opening timing diagram of the injector 6 i considered, for a time T i , and in P, the graph of the fuel pressure P in the ramp, observed during and around the opening of this injector.
- this process requires that a measurement be made continuous fuel pressure in the rail or, at least, that this measurement is carried out with a very high sampling frequency, compatible with the very short opening time of the injectors (a few ms).
- the opening of an electromagnetic injector requires high current generator of strong electromagnetic disturbances likely to distort the measurement signal emitted by the pressure sensor 10 during this opening.
- the object of the present invention is to provide a process for accurately measuring the fuel pressure prevailing in an injector of this fuel in an internal combustion injection engine direct, this process does not have the disadvantages known methods of the prior art mentioned above.
- the present invention aims to providing such a method which authorizes the use of a measure pressure at current sampling frequency, all being insensitive to electromagnetic disturbances prevailing in the environment of the pressure sensor used.
- This object of the invention is achieved, as well as other which will appear on reading the description which will follow, with a process for measuring the pressure of fuel prevailing in an electromagnetic injector of this fuel in one of the cylinders of a internal combustion with direct injection, injectors associated with said cylinders being supplied with fuel by a common power rail and their time calculated and controlled by a computer, this process being remarkable in that a) a possible overlap of opening times of at least two of said injectors, b) in the absence of such recovery, the fuel pressure in the ramps outside the injector opening time considered, c) in the presence of such an overlap, reads fuel pressure when opening the injector considered, and d) the measurement taken is corrected based on a predetermined variation in pressure fuel, induced by the opening of the injectors.
- this process allows, from a reliable pressure measurement, because not disturbed, to know precisely the pressure mean prevailing in a fuel injector when it dispenses fuel. We can then adjust with precision the opening time of the injector, specific to make him charge a specific amount of fuel by the calculator.
- step d) above we subtract from the measurement read a decrement depending on the pressure measured and / or an estimate of the opening time of the injector.
- the invention will be described in its application to the control of an internal combustion engine with direct injection having four cylinders supplied respectively by the injectors 6 1 , 6 2 , 6 3 and 6 4 .
- the sensor 10 delivers to the computer (9) an electrical signal containing a measurement of the fuel pressure in the rail 7.
- the strong electromagnetic field which results therefrom is likely to disturb the relatively weak electrical signal emitted by the sensor, and therefore to distort the pressure measurement taken into account by the computer ( 9) to adjust the opening time T i of the injector, as a function of a predetermined quantity of petrol to be injected into the associated cylinder of the engine, this quantity obviously being a function of the fuel pressure and of this time d 'opening.
- this is overcome disadvantage by not taking into account, in fuel pressure assessment, measurements thus distorted and by carrying out this evaluation by correction of a reliable measurement.
- the computer (9) eliminates from its calculations the pressure measurement samples taken during the opening time T i of the injector.
- the samples taken immediately after removal of the injector are likewise eliminated, for an additional time interval ⁇ t suitable for allowing the sensor 10 to again deliver undisturbed and restabilized pressure samples.
- the pressure to be taken into account is then calculated by the computer 9 from a pressure sample acquired, for example, prior to the instant t 0 of opening of the injector, and corrected by decrementing the value thus acquired suitably. to take account of the fact that, during the opening time T 1 of the injector, the average fuel pressure is lowered compared to the pressure measured before the opening of the injector.
- the amplitude of the decrement to be applied to the measurement can be evaluated by bench measurements. It is a function, in particular, of the level of the pressure P measured prior to opening, and / or of an estimate of the opening time of the injector, an estimate obtained for example by calculating a basic opening time at the set pressure applied to regulator 8.
- FIG. 3 represents the opening timing diagrams of these injectors and l 'consecutive evolution of the fuel pressure P in the rail 7.
- the computer 9 easily detects a situation opening in overlap of at least two injectors, by comparing the duration between two top dead centers (P.M.H.) successive, known by the engine speed, at opening time of the corresponding injector. When this opening time is greater than the duration of the interval between 2 PMH, the computer 9 diagnostic overlapping opening times of at least two of injectors.
- P.M.H. top dead centers
- the computer 9 requires for the measurement of the pressure of fuel in an injector, a sample of this synchronous measurement at the opening of said injector, that this opening occurs alone or during the time another injector, and corrects it by decrement the selected sample to account the average fuel pressure drop that results of the opening of the injector considered.
- the computer 9 can suitably adjust the opening time T i of each injector by controlling the instant of its closing.
- the computer 7 can directly calculate this opening time in adding, to an opening time T i calculated on the basis of the pressure recorded, an increment ⁇ T i as a function of the calculated opening time and of the pressure recorded, this increment compensating for the drop in pressure observed in the injector at the following the opening of it.
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Abstract
Les injecteurs (6i) associés aux cylindres sont alimentés en carburant par une rampe d'alimentation commune et leur temps d'ouverture calculé et commandé par un calculateur. Suivant l'invention, a) on détecte un recouvrement éventuel des temps d'ouverture d'au moins deux injecteurs (6i), b) en l'absence d'un tel recouvrement, on relève la pression du carburant dans la rampe en dehors du temps d'ouverture de l'injecteur considéré, c) en présence d'un tel recouvrement, on relève la pression du carburant à l'ouverture de l'injecteur considéré, et d) on corrige la mesure relevée en fonction d'une variation prédéterminée de la pression de carburant, induite par l'ouverture du ou des injecteurs.
Description
La présente invention est relative à un procédé de
mesure de la pression de carburant régnant dans un
injecteur électromagnétique de ce carburant dans un des
cylindres d'un moteur à combustion interne à injection
directe, les injecteurs associés auxdits cylindres étant
alimentés en carburant par une rampe d'alimentation
commune et leur temps d'ouverture calculé et commandé par
un calculateur.
On a représenté à la figure 1 du dessin annexé un
dispositif d'alimentation en carburant d'un moteur à
combustion interne à injection directe, d'un type connu
comprenant un réservoir 1 de carburant, une pompe 2
alimentée par le réservoir 1 et associée à un régulateur
de pression 3 pour délivrer du carburant à une deuxième
pompe 5, à travers un filtre 4, le carburant délivré par
la pompe 2 étant porté à un premier niveau de pression
supérieur à la pression atmosphérique, mais relativement
bas, d'où le nom de "pompe basse pression" donné à la
pompe 2. La deuxième pompe 5 relève encore la pression du
carburant jusqu'à un deuxième niveau supérieur au
premier, convenant à l'alimentation d'injecteurs de
carburant 61, 62, 63, 64 montés sur une rampe 7
d'alimentation en carburant des cylindres d'un moteur à
combustion interne à injection directe (non représenté).
La pression du carburant délivré par la pompe 5,
dite "pompe haute pression", est fixée par un régulateur
électromécanique 8, tel qu'une électrovanne commandée par
un calculateur 9. Dans ce dernier cas, un capteur 10
délivre au calculateur 9 un signal représentatif de la
pression du carburant contenu dans la rampe 7, pour
permettre au calculateur d'assurer la régulation de la
pression du carburant dans cette rampe au niveau
prédéterminé requis. Le calculateur 9 est couramment
constitué par le calculateur de gestion du fonctionnement
du moteur, commandant entre autres les injecteurs 6i (i
de 1 à 4 dans l'exemple représenté), et notamment le
temps d'ouverture de ceux-ci.
Le carburant non débité par les injecteurs 6i est
renvoyé au réservoir par un conduit 11, 12 mis à pression
atmosphérique.
La quantité de carburant qui doit être injectée par
un injecteur particulier dans le cylindre associé du
moteur est calculée par le calculateur 9 en fonction d'un
certain nombre de paramètres bien connus. Le calculateur
détermine aussi le temps d'ouverture de l'injecteur qui
est propre à assurer l'entrée dans le cylindre d'une
quantité de carburant prédéterminée. Ce temps d'ouverture
est fonction de cette quantité mais aussi de la pression
de carburant régnant dans la rampe 7, pression qui
fluctue dans le temps malgré la présence du régulateur 8.
Comme on l'a vu plus haut, celui-ci peut être
constitué par une électrovanne commandée par le
calculateur 9, pour établir une fuite discontinue de
carburant, propre à assurer la régulation de la pression
de carburant à un niveau prédéterminé.
A chaque fois que l'un des injecteurs 6i s'ouvre
pour introduire du carburant dans le cylindre associé,
cette ouverture crée, dans la rampe 7, une deuxième fuite
de carburant dont les conséquences sont illustrées à la
figure 2. Sur cette figure, on a représenté en 6i le
chronogramme d'ouverture de l'injecteur 6i considéré,
pendant un temps Ti, et en P, le graphe de la pression P
de carburant dans la rampe, observée pendant et autour de
l'ouverture de cet injecteur. Comme illustré, après
l'instant t0 d'ouverture de l'injecteur, la pression P
dans la rampe tombe du fait de la fuite de carburant
ainsi créée, et ceci éventuellement jusqu'à l'instant
tf = t 0 + Ti de fermeture de l'injecteur, la pression ne
se rétablissant à son niveau stable antérieur qu'après un
intervalle de temps supplémentaire.
Pour tenir compte de cette chute de pression, on
propose, dans le brevet français n° 2 715 440 au nom de
la demanderesse, de mesurer continûment la pression
régnant dans un injecteur de carburant pendant le temps
d'ouverture de celui-ci de manière que le calculateur
puisse en déduire par intégration la quantité de
carburant réellement injectée dans les cylindres pendant
cette ouverture de l'injecteur, et de commander la
fermeture de ce dernier quand la quantité de carburant à
introduire est atteinte.
Ce procédé exige cependant que l'on opère une mesure
en continu de la pression de carburant dans la rampe ou,
du moins, que cette mesure soit réalisée avec une
fréquence d'échantillonnage très élevée, compatible avec
le temps d'ouverture très court des injecteurs (quelques ms).
De surcroít, l'ouverture d'un injecteur électromagnétique
exige un courant électrique de grande intensité
générateur de fortes perturbations électromagnétiques
susceptibles de fausser le signal de mesure émis par le
capteur de pression 10 pendant cette ouverture.
La présente invention a pour but de fournir un
procédé permettant de mesurer avec une bonne précision la
pression de carburant régnant dans un injecteur de ce
carburant dans un moteur à combustion interne à injection
directe, ce procédé ne présentant pas les inconvénients
des procédés connus de la technique antérieure évoquée
ci-dessus.
En particulier, la présente invention a pour but de
fournir un tel procédé qui autorise l'emploi d'une mesure
de pression à fréquence d'échantillonnage courante, tout
en étant insensible aux perturbations électromagnétiques
régnant dans l'environnement du capteur de pression
utilisé.
On atteint ce but de l'invention, ainsi que d'autres
qui apparaítront à la lecture de la description qui va
suivre, avec un procédé de mesure de la pression de
carburant régnant dans un injecteur électromagnétique de
ce carburant dans un des cylindres d'un moteur à
combustion interne à injection directe, les injecteurs
associés auxdits cylindres étant alimentés en carburant
par une rampe d'alimentation commune et leur temps
d'ouverture calculé et commandé par un calculateur, ce
procédé étant remarquable en ce que a) on détecte un
recouvrement éventuel des temps d'ouverture d'au moins
deux desdits injecteurs, b) en l'absence d'un tel
recouvrement, on relève la pression du carburant dans la
rampe en dehors du temps d'ouverture de l'injecteur
considéré, c) en présence d'un tel recouvrement, on
relève la pression du carburant à l'ouverture de
l'injecteur considéré, et d) on corrige la mesure relevée
en fonction d'une variation prédéterminée de la pression
de carburant, induite par l'ouverture du ou des
injecteurs.
Comme on le verra plus loin en détail, ce procédé
permet, à partir d'une mesure de pression fiable, car non
perturbée, de connaítre avec précision la pression
moyenne régnant dans un injecteur de carburant quand
celui-ci débite du carburant. On peut alors régler avec
précision le temps d'ouverture de l'injecteur, propre à
lui faire débiter une quantité de carburant déterminée
par le calculateur.
Suivant une autre caractéristique du procédé selon
l'invention, à l'étape d) ci-dessus, on retranche de la
mesure relevée un décrément fonction de la pression
mesurée et/ou d'une estimation du temps d'ouverture de
l'injecteur.
Suivant une autre caractéristique de ce procédé,
lorsqu'il est appliqué au calcul du temps d'ouverture des
injecteurs du moteur, on ajoute au temps d'ouverture
calculé sur la base de la pression relevée, un incrément
fonction du temps d'ouverture calculé et de la pression
de carburant relevée.
D'autres caractéristiques et avantages de la
présente invention apparaítront à la lecture de la
description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé
dans lequel :
- la figure 1 est un schéma d'un dispositif d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne à injection directe, décrit en préambule de la présente description et propre à la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention, et
- les figures 2 et 3 sont des graphes illustrant ce procédé.
A titre d'exemple illustratif et non limitatif
seulement, l'invention sera décrite dans son application
à la commande d'un moteur à combustion interne à
injection directe comptant quatre cylindres alimentés
respectivement par les injecteurs 61,62 ,63 et 64.
Suivant la présente invention, on distingue deux
situations selon que, pendant l'ouverture de l'un de ces
injecteurs, celui-ci est seul ouvert ou que, au
contraire, au moins un autre des injecteurs est ouvert
également.
La première situation est illustrée à la figure 2,
déjà partiellement décrite en préambule de la présente
description, et se rencontre notamment lorsque le régime
du moteur est faible ou moyen et la charge du moteur
faible ou modérée. Le temps d'injection Ti est alors
court et la pression du carburant, qui varie à la baisse
à l'ouverture de l'injecteur, ne peut se rétablir avant
sa fermeture sous l'action du régulateur 8.
Comme on l'a vu plus haut, le capteur 10 délivre au
calculateur (9) un signal électrique contenant une mesure
de la pression de carburant dans la rampe 7. Cependant,
pendant l'ouverture de l'injecteur 6i considéré,
classiquement commandée par l'envoi d'un fort courant dans un
bobinage électrique, le fort champ électromagnétique qui
en résulte est susceptible de perturber le signal
électrique relativement faible émis par le capteur, et
donc de fausser la mesure de pression prise en compte par
le calculateur (9) pour régler le temps d'ouverture Ti de
l'injecteur, en fonction d'une quantité d'essence
prédéterminée à injecter dans le cylindre associé du
moteur, cette quantité étant évidemment fonction de la
pression du carburant et de ce temps d'ouverture.
Suivant la présente invention, on pallie cet
inconvénient en ne prenant pas en compte, dans
l'évaluation de la pression du carburant, les mesures
ainsi faussées et en procédant à cette évaluation par
correction d'une mesure fiable.
Plus précisément, le capteur de pression délivrant
une mesure de la pression échantillonnée avec une période
convenable, de 4 ms par exemple, compatible avec la
précision à obtenir sur le réglage du temps d'ouverture
des injecteurs, le calculateur (9) élimine de ses calculs
les échantillons de mesure de pression prélevés pendant
le temps d'ouverture Ti de l'injecteur. De préférence, on
élimine de même les échantillons prélevés immédiatement
après la fermeture de l'injecteur, pendant un intervalle
de temps Δt supplémentaire propre à permettre au capteur
10 de délivrer de nouveau des échantillons de pression
non perturbés et restabilisés.
La pression à prendre en compte est alors calculée
par le calculateur 9 à partir d'un échantillon de
pression acquis, par exemple, antérieurement à l'instant
t0 d'ouverture de l'injecteur, et corrigé en décrémentant
convenablement la valeur ainsi acquise pour tenir compte
du fait que, pendant le temps d'ouverture T1 de
l'injecteur, la pression moyenne du carburant est
abaissée par rapport à la pression mesurée antérieurement
à l'ouverture de l'injecteur. L'amplitude du décrément à
appliquer à la mesure peut être évaluée par des mesures
au banc. Il est fonction, en particulier, du niveau de la
pression P mesurée antérieurement à l'ouverture, et/ou
d'une estimation du temps d'ouverture de l'injecteur,
estimation obtenue par exemple en calculant un temps
d'ouverture de base à la pression de consigne appliquée
au régulateur 8.
Lorsque le moteur tourne à régime élevé et/ou sous
forte charge, il peut y avoir recouvrement de plusieurs
temps d'ouverture des injecteurs 6i du moteur, comme
illustré à la figure 3 qui représente les chronogrammes
d'ouverture de ces injecteurs et l'évolution consécutive
de la pression P de carburant dans la rampe 7.
Dans ce cas, les ouvertures successives des divers
injecteurs font chacune chuter cette pression, qui tend à
remonter ensuite, sous l'action du régulateur 8, pour
chuter de nouveau à l'ouverture suivante d'un injecteur.
On observe cependant, en pratique, qu'à tout instant,
deux injecteurs au maximum sont ouverts simultanément, ce
qui limite l'effet cumulatif des perturbations de
pression engendrées par leurs ouvertures successives.
Le calculateur 9 détecte aisément une situation
d'ouverture en recouvrement d'au moins deux injecteurs,
en comparant la durée entre deux points morts haut
(P.M.H.) successifs, connue par le régime du moteur, au
temps d'ouverture de l'injecteur correspondant. Lorsque
ce temps d'ouverture est supérieur à la durée de
l'intervalle entre 2 PMH, le calculateur 9 diagnostique
un recouvrement des temps d'ouverture d'au moins deux des
injecteurs.
Il n'est plus possible alors d'exclure les
échantillons de pression de carburant émis pendant les
temps d'ouverture des injecteurs.
Suivant la présente invention, dans cette situation,
le calculateur 9 impose pour la mesure de la pression de
carburant dans un injecteur, un échantillonnage de cette
mesure synchrone à l'ouverture dudit injecteur, que cette
ouverture intervienne seule ou pendant le temps
d'ouverture d'un autre injecteur, et corrige en le
décrémentant l'échantillon sélectionné pour tenir compte
de la chute de pression moyenne du carburant qui résulte
de l'ouverture de l'injecteur considéré.
Il est apparu en effet que c'est à l'ouverture de
l'injecteur que l'échantillon de la pression délivrée est
le moins perturbé et donc le plus propre à approcher,
après une décrémentation convenable, la pression moyenne
dans l'injecteur considéré pendant l'ouverture de celui-ci.
Connaissant ainsi, en toutes circonstances, cette
pression moyenne, le calculateur 9 peut ajuster convenablement
la durée d'ouverture Ti de chaque injecteur en commandant
l'instant de sa fermeture.
Plutôt que de décrémenter la pression tirée d'un
échantillon de mesure de pression sélectionné comme
indiqué ci-dessus, pour calculer cette pression moyenne
puis le temps d'ouverture de l'injecteur, le calculateur
7 peut directement calculer ce temps d'ouverture en
ajoutant, à un temps d'ouverture Ti calculé sur la base
de la pression relevée, un incrément ΔTi fonction du
temps d'ouverture calculé et de la pression relevée, cet
incrément compensant la baisse de pression observée dans
l'injecteur à la suite de l'ouverture de celui-ci.
Il apparaít maintenant que l'invention permet bien
d'atteindre le but annoncé à savoir assurer une commande
précise du temps d'ouverture des injecteurs, à partir du
prélèvement d'un échantillon non perturbé de la pression
du carburant et d'une correction convenable dudit
échantillon.
Claims (6)
- Procédé de calcul de la pression de carburant régnant dans un injecteur électromagnétique (6i) de ce carburant dans un des cylindres d'un moteur à combustion interne à injection directe, les injecteurs (6i) associés auxdits cylindres étant alimentés en carburant par une rampe d'alimentation (7) commune et leur temps d'ouverture (Ti) calculé et commandé par un calculateur (9),
caractérisé en ce que :a) on détecte un recouvrement éventuel des temps d'ouverture d'au moins deux desdits injecteurs (6i),b) en l'absence d'un tel recouvrement, en relève la pression du carburant dans la rampe (7) en dehors du temps d'ouverture de l'injecteur considéré,c) en présence d'un tel recouvrement, on relève la pression du carburant à l'ouverture de l'injecteur considéré, etd) on corrige la mesure relevée en fonction d'une variation prédéterminée de la pression de carburant, induite par l'ouverture du ou des injecteurs (6i), pour obtenir la valeur de la pression de carburant régnant dans l'injecteur (6i). - Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que, à l'étape d), on retranche de la mesure relevée un décrément fonction de la pression mesurée et/ou d'une estimation du temps d'ouverture (Ti).
- Procédé conforme à la revendication 1, appliqué au calcul du temps d'ouverture (Ti) des injecteurs du moteur, caractérisé en ce qu'on ajoute au temps d'ouverture calculé sur la base de la pression relevée, un incrément (ΔTi) fonction du temps d'ouverture calculé et de la pression de carburant relevée.
- Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que, à l'étape b), on relève la pression de carburant par sélection d'un échantillon de mesure de cette pression, choisi parmi une suite de tels échantillons, en éliminant les échantillons prélevés pendant le temps d'ouverture des injecteurs.
- Procédé conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que la période d'échantillonnage est de 4 à 10 ms environ.
- Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que, à l'étape c), on impose un échantillonnage synchrone à la commande d'ouverture de l'injecteur.
Applications Claiming Priority (3)
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Publications (2)
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