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EP0636778B1 - Procédé et dispositif de correction de la durée d'injection en fonction du débit de purge d'un circuit de purge à canister, pour moteur à injection - Google Patents

Procédé et dispositif de correction de la durée d'injection en fonction du débit de purge d'un circuit de purge à canister, pour moteur à injection Download PDF

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Publication number
EP0636778B1
EP0636778B1 EP19940401644 EP94401644A EP0636778B1 EP 0636778 B1 EP0636778 B1 EP 0636778B1 EP 19940401644 EP19940401644 EP 19940401644 EP 94401644 A EP94401644 A EP 94401644A EP 0636778 B1 EP0636778 B1 EP 0636778B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
engine
coefficient
injection
richness
adaptation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP19940401644
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0636778A1 (fr
Inventor
Marcel Colomby
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Marelli France SAS
Original Assignee
Magneti Marelli France SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from FR9308885A external-priority patent/FR2708049B1/fr
Priority claimed from FR9308884A external-priority patent/FR2708046B1/fr
Application filed by Magneti Marelli France SAS filed Critical Magneti Marelli France SAS
Publication of EP0636778A1 publication Critical patent/EP0636778A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0636778B1 publication Critical patent/EP0636778B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/08—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding fuel vapours drawn from engine fuel reservoir
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/003—Adding fuel vapours, e.g. drawn from engine fuel reservoir
    • F02D41/0045—Estimating, calculating or determining the purging rate, amount, flow or concentration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/027—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle four
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/003—Adding fuel vapours, e.g. drawn from engine fuel reservoir
    • F02D41/0042—Controlling the combustible mixture as a function of the canister purging, e.g. control of injected fuel to compensate for deviation of air fuel ratio when purging

Definitions

  • the invention relates to a method for correcting the injection time as a function of the purge flow of a circuit purge including a canister, for a combustion engine internal, of the spark-ignition type, fitted with an installation fuel supply by injection, and hereinafter referred to as an injection engine description, and preferably, but not exclusively, to four-stroke engine cycle.
  • the power supply installation fuel of such an injection engine includes a engine air intake manifold, upstream of which one air flow control shutter, the most often disc-shaped, called a butterfly, is mounted rotating in a body.
  • the injection system includes at least one injector delivering fuel into the intake manifold.
  • the injector or each injector is supplied with fuel at a pressure given by a regulator, which drifts towards the injector part of the fuel it receives from the tank through a pump, and which returns the amount of excess fuel to the tank compared to that injected, which is a function of the duration of opening of the injector, called duration of injection, and determined by a computer connected to sensors engine operating parameters.
  • the computer generally receives representative signals the water or coolant temperature of the engine, the air temperature in the intake manifold, the opening angle of the butterfly, and above all receives engine rotation signals from example by a sensor cooperating with a toothed wheel integral with the flywheel, and having a singularity, for example a missing tooth, to detect dead center top (P.M.H.) of a reference cylinder, allowing the calculator to determine the injection phases or times in the different cylinders, the engine speed being calculated from the signal modulated by scrolling teeth.
  • the computer can also receive a signal from pressure measured directly in the intake manifold, or can calculate this pressure signal from two measures chosen from the group including the opening angle throttle, air flow and engine speed.
  • This calculator which determines the instant and the duration each injector, is generally simultaneously an engine control computer, filling other command and control functions, and determining especially the moments of ignition of the cylinder plugs of the motor.
  • a richness coefficient KO2 determined, in particular by applying transitions of value, depending on the richness signal of the probe oxygen in the engine operating areas while closed loop, and set equal to a nominal value within motor operation in open loop, for example example in low temperature operation (after starting the engine cold), or decelerating, or full load, and finally if the engine speed is greater than a given high threshold.
  • the richness coefficient KO2 by the calculator can increase or reduce the duration basic injection, to center the operation of the engine on a wealth equal to 1.
  • the injection duration basic as a substantially linear function increasing, in the useful operating range of the engine, absolute pressure in the intake manifold, representing the engine torque, i.e. the load of the engine, and neglecting correction coefficients from maps, for example according to engine speed, pressure in the tubing or opening angle of the butterfly, to translate the inflection of the right into a S curve, in areas of low and high pressure in the tubing.
  • This substantially linear increasing function is represented by a line having a pressure offset at the origin, called offset, and a gain (or slope of the line) which are each drawn from a cartography, according to less engine speed.
  • a canister containing means for absorbing fuel vapors.
  • This canister is connected to the tank by a recovery line, is fitted with a vent putting the fuel tank into the air free and is connected to the intake circuit, preferably in downstream of the butterfly, by a suction line on which a control canister drain valve is fitted electric, the flow rate of which is controlled by the computer.
  • the purge circuit thus produced allows, when the valve is open, and due to the depression prevailing downstream of the butterfly in the tubing, sucking in ambient air through the vent, through the canister, and thereby purge the canister the fuel it contains by mixing it with this ambient air so that it is sucked with it into the circuit of admission.
  • Electrically operated purge valve is usually a frequency controlled solenoid valve constant, and whose control parameter is the ratio cyclical opening (R.C.O.) which is variable, i.e. that the opening time, for a constant period, corresponds to a variable fraction of this period, which corresponds to the length of the electrical current slot of command applied.
  • the opening duty cycle is defined by a map based mainly on the pressure in the intake manifold and engine speed.
  • the fuel supply by the injectors is ordered without explaining the content of fuel from the purge circuit, corresponding to the ratio of mass flow of fuel at total mass flow of purge circuit, and without ensuring continuous monitoring of the contribution of the purge circuit and the canister to the supply of the motor.
  • mapping does not take into account the state of filling of the canister, and is therefore voluntarily limited at low flow rates to reduce the contribution of the canister, especially at low loads where the superabundant supply of fuel vapor vis-à-vis the motor need causes excessive coefficient drift KO2 wealth.
  • the calculator calculates an injection duration, which is representative of engine requirements and actually applied to the injectors, without always taking into account all fuel inputs from the canister, and, on the other hand, that the flow of the canister purge valve is controlled without holding also does not account for the filling status of the canister.
  • canister purge and self-adaptation offset and gain terms occur simultaneously, in all regimes: we adopt, as a term of self-adaptation, an idle shift when the engine is running at idle, and, except idle, an offset off slowed down at low pressures, where the influence of the offset is preponderant, and a gain at high pressure.
  • the state is taken into account by the self-adaptation by the calculation of a purge offset, when purging is authorized.
  • WO89 / 10472 proposes a method of correction of the injection time, depending on the flow of purging a canister purge circuit for a injection, in which the canister, collecting vapors of fuel from a tank, is connected to a engine intake manifold fitted with a shutter or air flow control butterfly, by a purge valve of the electrically controlled canister, the flow of which is controlled by a computer connected to sensors of parameters of engine operation, from which it receives at least engine rotation signals and signals for know the pressure in the intake manifold, as well than an oxygen sensor in the exhaust gases of the engine.
  • the calculator calculates a representative injection time engine requirements (T inj M), obtained from a basic injection duration (T inj B) expressed using at least one map based at least on the regime engine, and corrected, on the one hand, taking into account a richness coefficient (KO2) to which we apply value transitions as a function of the richness signal of the oxygen sensor in the operating areas of the motor in closed loop, and fixed equal to a nominal value in the motor operating areas in a loop open, to ensure the centering of the operation of the engine on a wealth equal to 1, and, on the other hand, by a cyclic self-adaptation to ensure that the coefficient of wealth (KO2) remains close to its nominal value, by correction of any drift in the richness coefficient (KO2).
  • K2 richness coefficient
  • the correction method includes calculating a injection time (T inj A) applied to each injector of the engine by subtracting from the representative injection time motor requirements (T inj M) duration (TI CAN) corresponding to the contribution of the purge circuit expressed by the quantity of fuel equivalent to the contribution of vapors from the purge circuit between two consecutive injections, and calculating said amount of fuel by doing the product of the quantity of fuel air-vapor mixture controlled by the purge valve between said injections by a coefficient K CAN of estimation of the content of fuel from the purge circuit.
  • T inj A injection time
  • T inj M representative injection time motor requirements
  • TI CAN duration
  • This known method also includes a step consisting of to define said coefficient (K CAN) as applicable in all engine operating conditions, and developed continuously when purging is authorized, to from the drift of the richness coefficient (KO2), from so that K CAN is increased or decreased respectively if KO2 is lower or higher than its value respectively nominal, and to correct the coefficient K CAN either by a slow adaptation, to allow its fine adaptation and continuous, by application to the current value of K CAN a correction proportional to a deviation from the coefficient KO2 richness compared to its nominal value, i.e. by rapid adaptation after interruption of adaptation slow.
  • the contribution of the canister and its circuit purge is thus continuously estimated from the single coefficient K CAN, which itself represents an estimate of the fuel content of the purge circuit, and that is defined from the drift of the richness coefficient KO2 when the engine is operating in a closed loop and the purge is active.
  • K CAN can be used in all engine operating conditions, its intake in account can be substituted for that of the terms of idle offset in purge and idle offset under purge of the aforementioned known self-adaptation methods.
  • the problem underlying the invention is to allow a good estimate of the fuel content of the purge circuit by good monitoring of the evolution of the coefficient K CAN.
  • the method of the invention is characterized in that it consists, in slow adaptation of K CAN, to use, as deviation of proportional correction, the difference between the nominal value and an average value of KO2, the calculation of this correction being restarted after a predetermined number m of transitions of KO2, and, in rapid adaptation of K CAN, to apply to its current value a correction proportional to the deviation between the nominal value and the current value of the coefficient richness KO2, when the latter evolves without transition for a time greater than a predetermined threshold, then restart the calculation of the rapid correction of K CAN all n top dead centers, n being a number predetermined, as long as a KO2 transition is not obtained.
  • the method includes determining the quantity of fuel air-vapor mixture controlled by the purge valve from the pressure difference at which the purge valve is subject to and the duration opening of this valve, since the previous injection, with reference to the flow characteristic of this valve, stored in the computer.
  • the subtracting the TI CAN duration corresponding to said quantity of fuel air-vapor mixture controlled by the purge valve, can be provided twice, when two consecutive injection phases, so that during of the first injection, we order a first subtraction partial, defined by a percentage of said duration TI CAN, and during the second injection, we order a second partial subtraction, defined by the complement TI CAN duration.
  • the process according to the invention further consists in memorizing the value of the coefficient K CAN when the engine stops (ignition off), and to adopt as value of the coefficient K CAN following a engine restart, said value memorized and corrected by a coefficient depending on the evolution of the state temperature of the vehicle during stop, this coefficient of correction may be a function of the temperature of the engine coolant.
  • the process consists of preferably to allow the slow adaptation of K CAN only if mean KO2 value is outside of a dead band enrichment and a dead band of impoverishment, located on either side of the nominal value of KO2, and to take into account a possible mismatch of the first order, we adopt a dead band of enrichment whose width is greater than that of the dead band of impoverishment.
  • the process according to the invention can consist in applying said proportional correction when the richness coefficient KO2 evolves without transition deviating from its nominal value for a time higher than said predetermined threshold, for example around 3 seconds.
  • the method advantageously consists in interrupt the continuous development of K CAN in the zones of motor operation in open loop.
  • it also consists in expressing the duration of injection of base (T inj B), for a given engine speed, like a substantially linear increasing function of pressure in the tubing, with an offset (D) at the origin and a gain (G) which are taken from maps according to less engine speed, and to ensure self-adaptation cyclic by self-adaptation of the offset (D) and the gain (G).
  • the method can consist in expressing the quantities of fuel directly in mass and to be converted injection time at the end of the calculation chain through of a known characteristic quantity-duration of opening injector.
  • the invention also relates to a device intended for implementing the process specific to the invention, and as presented above, using a calculator which includes at least one microprocessor, which is programmed and / or carried out in such a way as to control the progress of this process.
  • FIG. 1 is schematically represented in 1, a four-stroke, four-cylinder injection engine, and positive ignition, equipped with an injection system indirect multi-point fuel.
  • This installation includes four injectors 2 each mounted in one respectively of the four branches 3 downstream of a pipe intake 4, and each opening into the cylinder head engine 1, at the intake valve of a cylinder corresponding.
  • An air flow control butterfly 5 intake is rotatably mounted in a throttle body 6 in the upstream part of the pipe 4, the throttle body 6 having a bypass pipe 7 on the butterfly 5, and whose passage section is regulated by a valve shown diagrammatically at 8 and controlled by a stepping motor 9.
  • the injectors 2 are supplied with fuel under a pressure defined by the regulator 10, itself supplied from the reservoir 11, closed by a sealed cap, by via pump 12 on the supply line 13 on which the filter 14 is also mounted.
  • the supplement the amount of fuel derived by the regulator 10 to injectors 2 is returned to the tank 11 through the return line 15.
  • Fuel vapors forming in the tank 11 are collected by a canister 16, containing a absorbent charge of these vapors, for example carbon active, and connected to the tank by the recovery line 17.
  • Canister 16 has a vent 18, through which it places in the open air the reservoir 11, and is connected to the tubing intake 4, downstream of the throttle valve 5 by a suction line 19 on which a valve is mounted 20 electrically operated, for purging the canister 16.
  • This valve 20 is a solenoid valve normally closed at rest and opening controlled by R.C.O. variable.
  • the R.C.O. variable of this valve 20, so the flow purging the canister 16 of the fuel vapors it contains, as well as the position of the electric stepper motor 9 are controlled by electrical commands which are transmitted from the computer 21 by the conductors 22 and 23. From even, the duration of opening or injection of the injectors 2, depending on the amount of fuel injected by each injector 2 in the corresponding cylinder, (since the pressure difference applied to injectors 2 is constant and fixed by the regulator 10), is controlled by electrical orders applied by the computer 21 to the injectors 2 by the conductor 24.
  • injection duration R.C.O. variable, stepper motor control
  • R.C.O. variable, stepper motor control electrical orders (injection duration, R.C.O. variable, stepper motor control) are developed by the computer 21 from signals received from different engine operating parameter sensors, one of which intake air temperature signal 25, issued by a temperature probe 26 placed in the air stream, a tubing absolute pressure signal 27 delivered by a pressure probe 28 in tubing 4, a signal from engine cooling water temperature 29 1 by a sensor not shown, and a rotation signal 30 engine, to determine the engine speed, as well as the passages at P.M.H. in the different cylinders for determining the instants of injection.
  • This signal 30 can be provided by a sensor cooperating with a toothed wheel driven by the flywheel and having a singularity of detection of the transition to P.M.H. of a cylinder reference.
  • the computer 21 also receives a signal 31 butterfly opening angle 5 supplied by a sensor suitable, such as a position feedback potentiometer angle of the butterfly 5, and mounted on the axis of rotation of the latter, and delivers at 33 a consumption signal of combustible. Finally, the computer 21 receives a signal at 32 of richness R delivered, in the form of electric voltage, by an oxygen probe called ⁇ probe, placed in the gases engine exhaust, of which it indicates the oxygen. In engine operation in closed loop, the richness signal R is used by the computer 21 for center engine operation on equal wealth to 1.
  • the computer 21 first calculates a basic injection time, referring to a network of curves stored in the computer 21 and such that that shown in Figure 2, which gives for a diet constant engine given, the basic injection time T inj B as a function of the absolute pressure P tub in the pipe 4, this curve being, over most of the range of useful engine function, similar to a function increasing linear defined by a pressure shift at the origin D and by a gain G corresponding to the slope of the line representative of this function.
  • D and G are each taken from a map based in particular on the regime motor N (functions f (N) and g (N)).
  • the curve has rounded parts in S obtained from the right after multiplicative correction by a cartographic coefficient K carto, function in particular of the engine speed N, and of the pressure P tub or of the butterfly opening angle 5 (function h (N, P).
  • the computer 21 then increases or reduces the injection duration applied to the injectors 2 to obtain a richness signal R equal to 1. For this, the computer 21 calculates a richness coefficient KO2 by which it multiplies the basic injection time T inj B given by the formula (1).
  • the richness coefficient KO2 is chosen equal to 1. These zones correspond in particular to operation with a ⁇ probe broken, or with a lower air temperature at a closed loop entry threshold, for example in when the engine is cold started, or when the loop open is imposed by the regime or the opening angle of the throttle, for example when decelerating or at full load, or if the engine speed N is greater than a given high threshold, for example 4500 rpm, and generally speaking, each times the target wealth differs from 1.
  • T inj M (P tub - D) x G x K carto x KO2
  • T inj A T inj M - TI CAN
  • TI CAN is expressed, which corresponds a decrease in the amount of fuel to be injected by compared to the calculated needs, as a function of the amount of fuel introduced as vapor between two consecutive injections, and coming from the purge.
  • this amount is determined between P.M.H. of the current injection phase and the P.M.H. of the previous injection phase.
  • the quantity of fuel equivalent to the intake in the form of steam from canister 16 and lines 17 and 19 of purge circuit, is calculated according to a content estimated purge system fuel and quantity fuel air-vapor mixture controlled by the fuel valve purge 20, between P.M.H. of the last two injections, this estimated content corresponding to the flow ratio mass of fuel at the total mass flow of the purge, and being defined using a coefficient K CAN, as described below.
  • This quantity of air-vapor mixture Q a-v is determined from the opening time tR.C.O. of this valve 20 from the P.M.H. previous injection, pressure difference at which this valve 20 is subject, i.e. the difference between the pressure atmospheric P atm in the canister 16 in the open air by its vent 18, and the absolute pressure in the tubing P tub, and the flow characteristic of the purge circuit which is stored in the computer 21 as a function of the depression (P atm - P tub) in tubing 4 and at 100% of R.C.O. (full opening of valve 20).
  • the flow rate of the valve 20 is representative of the quantity of air-vapor mixture admitted by the valve 20, per unit of time.
  • Knowledge of P tub and duration tR.C.O. of valve 20 since the last injection therefore makes it possible to know Q a-v, of which TI CAN is a function.
  • the amount of fuel equivalent to this intake can be considered subtracted twice, instead of of one, the first subtraction being defined as a percentage of this calculated equivalent quantity, and the second subtraction corresponding to the complement.
  • the output 33 of the computer 21 is an output on which a consumption signal is given instantaneous, which corresponds to an integration of the signal T inj M.
  • the fuel quantities have been expressed above, for example, in injection times, because the injector quantity-duration characteristic is known, but they can be expressed directly in mass, the conversion into injection time being done at the end of calculation chain, through this characteristic.
  • the two upper curves in Figure 3 represent, as a function of time, an example of changes in correspondence of the richness signal R, as obtained at from the signal supplied by the oxygen sensor ⁇ , and from the richness coefficient KO2.
  • this curve undulates around the value 1, which it takes at successive times T1 to T6.
  • the computer 21 applies to KO2 a value transition corresponding to a positive step 35, followed by a gradual increase 36 until time T3 where, under the effect of the increase in the value of KO2, therefore injection time, and therefore the amount of fuel injected, R stops being less than 1 to become again greater than 1.
  • the computer 21 then gives KO2 a new value transition, but this time in the form a negative step 37, in order to rapidly decrease its value, followed by a gradual decrease 38, to the instant T4, where R ceases to be greater than 1 to become again less than 1.
  • the computer 21 gives KO2 a transition from value to positive step 39, followed by progressive increase 40 until time T5 where R becomes greater than 1, and so on.
  • the contribution of canister 16 and its purge circuit 17, 19, 20 at the supply of engine 1 with fuel is considered to be expressed by an amount of fuel equivalent to the intake of fuel vapors delivered by valve 20.
  • This equivalent quantity is calculated at each P.M.H. injection as being equal to product of the quantity of fuel air-vapor mixture, delivered by valve 20 from the P.M.H. injection previous, by a coefficient K CAN, corresponding to a estimated content of canister 16 and its circuit purge 17, 19, 20 of fuel vapor.
  • the amount of fuel air-vapor mixture can be determined from the product of the difference of pressure to which valve 20 is subjected, by duration t R.C.O. of valve 20, with reference to the flow characteristic of this valve 20, stored in the computer 21 and for example tabulated at 100% R.C.O. (full opening), the aforementioned pressure difference being given by the difference between atmospheric pressure and P tub.
  • K CAN is estimated in permanently from the evolution of KO2, if the installation operates in closed loop and valve 20 controls a flow purge.
  • K CAN The principle of this adaptation of K CAN consists, by reference to the drift of the richness coefficient KO2 by compared to its nominal value 1, to be increased or respectively decrease the value of K CAN if KO2 is lower or respectively higher than its nominal value 1.
  • this slow variation of K CAN is not authorized by the computer 21 only if the average value of KO2 is outside a so-called “dead” enrichment band and a so-called “dead” band of depletion, which extend on either side of the nominal value 1 of KO2, the width of the enrichment dead band being greater to that of the dead band of depletion, in order to hold account for a possible mismatch of the shift D and / or the gain G.
  • K CAN is authorized for a difference between the mean value of the richness coefficient KO2 and its nominal value 1 which is representative of an enrichment higher than an enrichment threshold, corresponding to the width of the enrichment dead band, and by example of 3%, while the decrease in K CAN is allowed for a deviation between the mean value of KO2 and its nominal value 1 which is representative of a depletion above a depletion threshold, corresponding to the width of the depletion dead band, for example around 1.5%.
  • K CAN On the lower curve of figure 3, which represents the evolution of K CAN, the value of K CAN is represented constant between T1 and T6, because we suppose that the predetermined number m of successive KO2 transitions, taken into account for the slow adaptation of K CAN, is greater to 6.
  • the rapid correction is thus interrupted at the instant T12, corresponding to the transition 43 of KO2, when R becomes 1 again.
  • time delay ⁇ 1T initiated at time T7 of signal KO2 crossing its nominal value 1, requires constant scrutiny of the difference between the value current of KO2 and its nominal value.
  • time delay ⁇ 1T is replaced by a time delay ⁇ '1T, initiated at time T6 of the last transition 41 of K CAN, and flowing to instant T8, on condition that at this instant KO2 is noted diverge from its nominal value 1. Otherwise, we does not perform rapid correction of K CAN and relaunches the time delay ⁇ '1T.
  • K CAN at restart is chosen equal to K CAN stored x 65/100, i.e. 0.65 K CAN stored.
  • the computer 21 which is in fact a central computing and control unit, including calculation circuits, memories, counters, registers and other necessary regulation and control circuits and known structure, comprises at least one microprocessor or microcontroller programmed and / or produced so as to order the progress of this process.

Landscapes

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Description

L'invention concerne un procédé de correction de la durée d'injection en fonction du débit de purge d'un circuit de purge comprenant un canister, pour un moteur à combustion interne, du type à allumage commandé, équipé d'une installation d'alimentation en combustible par injection, et de ce fait dénommé moteur à injection dans la suite de la présente description, et de préférence, mais non exclusivement, à cycle moteur à quatre temps.
On sait que l'installation d'alimentation en combustible d'un tel moteur à injection comprend une tubulure d'admission d'air au moteur, sur l'amont de laquelle un obturateur de commande du débit d'air, le plus souvent en forme de disque, appelé papillon, est monté rotatif dans un corps. L'installation d'injection comprend au moins un injecteur délivrant du combustible dans la tubulure d'admission. L'injecteur ou chaque injecteur est alimenté en combustible à une pression donnée par un régulateur, qui dérive vers l'injecteur une partie du combustible qu'il reçoit du réservoir par une pompe, et qui retourne au réservoir la quantité de combustible en excédent par rapport à celle injectée, laquelle est fonction de la durée d'ouverture de l'injecteur, appelé durée d'injection, et déterminée par un calculateur relié à des capteurs de paramètres de fonctionnement du moteur. De ces capteurs, le calculateur reçoit généralement des signaux représentatifs de la température d'eau ou du liquide de refroidissement du moteur, de la température d'air dans la tubulure d'admission, de l'angle d'ouverture du papillon, et surtout il reçoit des signaux de rotation du moteur, fournis par exemple par un capteur coopérant avec une roue dentée solidaire du volant moteur, et présentant une singularité, par exemple une dent manquante, pour détecter le point mort haut (P.M.H.) d'un cylindre de référence, permettant au calculateur de déterminer les phases ou temps d'injection dans les différents cylindres, le régime du moteur étant calculé à partir du signal modulé par le défilement des dents. Le calculateur peut également recevoir un signal de pression mesurée directement dans la tubulure d'admission, ou peut calculer ce signal de pression à partir de deux mesures choisies dans le groupe comprenant l'angle d'ouverture du papillon, le débit d'air et le régime moteur.
Ce calculateur, qui détermine l'instant et la durée d'injection de chaque injecteur, est en général simultanément un calculateur de contrôle moteur, remplissant d'autres fonctions de commande et de contrôle, et déterminant notamment les instants d'allumage des bougies des cylindres du moteur.
Afin de respecter les normes d'anti-pollution et d'obtenir un bon fonctionnement du pot catalytique, en terme d'émission de gaz polluants, il est connu de relier au calculateur une sonde d'oxygène, dite sonde λ, disposée dans les gaz d'échappement du moteur et sensible à la présence d'oxygène dans ces gaz d'échappement. Le signal de richesse fourni par la sonde λ est utilisé pour réguler le fonctionnement du moteur autour d'une valeur de richesse égale à 1, correspondant au mélange stoechiométrique. A partir d'une durée d'injection de base, calculée essentiellement en fonction du régime moteur et de la pression dans la tubulure, il est connu d'assurer une régulation à partir de la sonde d'oxygène en corrigeant cette durée d'injection de base par multiplication par un coefficient de richesse KO2, déterminé, notamment par application de transitions de valeur, en fonction du signal de richesse de la sonde d'oxygène dans les zones de fonctionnement du moteur en boucle fermée, et fixé égal à une valeur nominale dans les cas de fonctionnement du moteur en boucle ouverte, par exemple en fonctionnement à basse température (après démarrage du moteur à froid), ou en décélération, ou à pleine charge, et enfin si le régime moteur est supérieur à un seuil élevé donné.
Si la correction de la durée d'injection de base en fonction du coefficient de richesse KO2 s'effectue par multiplication par ce coefficient KO2, alors la valeur nominale de ce dernier est égale à 1.
La prise en compte du coefficient de richesse KO2 par le calculateur permet d'augmenter ou de réduire la durée d'injection de base, pour centrer le fonctionnement du moteur sur une richesse égale à 1. De plus, il est connu d'exprimer, pour un régime moteur donné, la durée d'injection de base comme une fonction sensiblement linéaire croissante, dans la plage de fonctionnement utile du moteur, de la pression absolue dans la tubulure d'admission, représentant le couple du moteur, c'est-à-dire la charge du moteur, et en négligeant des coefficients correcteurs issus de cartographies, par exemple en fonction du régime moteur, de la pression dans la tubulure ou de l'angle d'ouverture du papillon, pour traduire l'inflexion de la droite en une courbe en S, dans les zones de pression faible et élevée dans la tubulure.
Cette fonction sensiblement linéaire croissante est représentée par une droite ayant un décalage de pression à l'origine, appelé offset, et un gain (ou pente de la droite) qui sont chacun tirés d'une cartographie, en fonction au moins du régime moteur.
Il est également connu d'utiliser le calculateur pour corriger dans un second temps, par une auto-adaptation cyclique, la durée d'injection de base tirée de la droite et corrigée dans un premier temps par la prise en compte du coefficient de richesse KO2. Cette auto-adaptation cyclique a pour but d'assurer que le coefficient de richesse KO2 reste voisin de sa valeur nominale, par correction de toute dérive de ce coefficient de richesse KO2. A cet effet, il est connu d'effectuer une auto-adaptation dite du "premier ordre", en modifiant les termes d'adaptation que sont le décalage et le gain dans respectivement une première et une seconde plages de fonctionnement du moteur, respectivement à basse et à haute pression dans la tubulure d'admission.
Pour satisfaire aux normes d'anti-pollution relatives aux émissions de vapeurs de combustible, moteur à l'arrêt ou en fonctionnement, les véhicules automobiles sont équipés d'un réceptacle, appelé canister, contenant des moyens d'absorption des vapeurs de combustible. Ce canister est relié au réservoir par une conduite de récupération, est muni d'un évent mettant le réservoir de combustible à l'air libre et est relié au circuit d'admission, de préférence en aval du papillon, par une conduite d'aspiration sur laquelle est montée une vanne de purge du canister à commande électrique, dont le débit est piloté par le calculateur. Le circuit de purge ainsi réalisé permet, lorsque la vanne est ouverte, et en raison de la dépression régnant en aval du papillon dans la tubulure, d'aspirer de l'air ambiant par l'évent, au travers du canister, et de purger ainsi le canister du combustible qu'il contient en le mélangeant à cet air ambiant pour qu'il soit aspiré avec lui dans le circuit d'admission. La vanne de purge à commande électrique est en général une électrovanne commandée à fréquence constante, et dont le paramètre de commande est le rapport cyclique d'ouverture (R.C.O.) qui est variable, c'est-à-dire que la durée d'ouverture, pour une période constante, correspond à une fraction variable de cette période, qui correspond à la longueur du créneau du courant électrique de commande appliqué.
Afin de purger le canister de manière à, simultanément, respecter les normes d'anti-pollution relatives aux émissions de vapeurs d'hydrocarbures, et obtenir un fonctionnement sans à-coups du moteur pour assurer le confort des occupants du véhicule (qualité de roulage) tout en respectant les normes d'anti-pollution relatives aux émissions d'imbrûlés et en préservant un bon fonctionnement du pot catalytique, le rapport cyclique d'ouverture est défini par une cartographie en fonction principalement de la pression dans la tubulure d'admission et du régime moteur.
De plus, l'alimentation en combustible par les injecteurs est commandée sans expliciter la teneur en combustible du circuit de purge, correspondant au rapport du débit massique de combustible au débit massique total du circuit de purge, et sans assurer de suivi continu de la contribution du circuit de purge et du canister à l'alimentation du moteur.
La cartographie ne tient pas compte de l'état de remplissage du canister, et est donc volontairement limitée à de faibles débits pour réduire la contribution du canister, et ceci particulièrement aux faibles charges où l'apport surabondant de vapeur de combustible vis-à-vis du besoin moteur provoque une dérive excessive du coefficient de richesse KO2.
Dans les installations connues de moteur à injection, il en résulte donc que, d'une part, le calculateur calcule une durée d'injection, qui est représentative des besoins du moteur et effectivement appliquée aux injecteurs, sans toujours prendre en compte tous les apports de combustible provenant du canister, et, d'autre part, que le débit de la vanne de purge du canister est commandé sans tenir compte non plus de l'état de remplissage du canister.
De plus, la purge du canister et l'autoadaptation des termes de décalage et de gain interviennent simultanément, å tous les régimes : on adopte, comme terme d'autoadaptation, un décalage de ralenti lorsque le moteur fonctionne au ralenti, et, hors ralenti, un décalage hors ralenti aux basses pressions, où l'influence du décalage est prépondérante, et un gain à haute pression. En outre, l'état de purge est pris en compte par l'autoadaptation par le calcul d'un décalage de purge, lorsque la purge est autorisée.
Pour remédier à ces inconvénients, il a déjà été proposé par WO89/10472 un procédé permettant de pondérer la durée d'injection en fonction de la teneur en combustible du canister, et d'effectuer une estimation de la teneur en combustible du circuit de purge et un suivi de la contribution de la purge en continu, pour pouvoir améliorer la commande de l'alimentation du moteur.
A cet effet, WO89/10472 propose un procédé de correction de la durée d'injection, en fonction du débit de purge d'un circuit de purge à canister pour un moteur à injection, dans lequel le canister, collectant des vapeurs de combustible provenant d'un réservoir, est relié à une tubulure d'admission du moteur, munie d'un obturateur ou papillon de commande du débit d'air, par une vanne de purge du canister à commande électrique, dont le débit est piloté par un calculateur relié à des capteurs de paramètres de fonctionnement du moteur, dont il reçoit au moins des signaux de rotation du moteur et des signaux permettant de connaítre la pression dans la tubulure d'admission, ainsi qu'à une sonde d'oxygène dans les gaz d'échappement du moteur. Le calculateur calcule une durée d'injection représentative des besoins du moteur (T inj M), obtenue à partir d'une durée d'injection de base (T inj B) exprimée à l'aide d'au moins une cartographie en fonction au moins du régime moteur, et corrigée, d'une part, en prenant en compte un coefficient de richesse (KO2) auquel on applique des transitions de valeur en fonction du signal de richesse de la sonde d'oxygène dans les zones de fonctionnement du moteur en boucle fermée, et fixé égal à une valeur nominale dans les zones de fonctionnement du moteur en boucle ouverte, pour assurer le centrage du fonctionnement du moteur sur une richesse égale à 1, et, d'autre part, par une autoadaptation cyclique pour assurer que le coefficient de richesse (KO2) reste voisin de sa valeur nominale, par correction de toute dérive du coefficient de richesse (KO2).
Le procédé de correction comprend le calcul d'une durée d'injection (T inj A) appliquée à chaque injecteur du moteur en retranchant de la durée d'injection représentative des besoins du moteur (T inj M) une durée (TI CAN) correspondant à la contribution du circuit de purge exprimée par la quantité de combustible équivalente à l'apport des vapeurs du circuit de purge entre deux injections consécutives, et à calculer ladite quantité de combustible en faisant le produit de la quantité de mélange air-vapeur de combustible commandée par la vanne de purge entre lesdites injections par un coefficient K CAN d'estimation de la teneur en combustible du circuit de purge.
Ce procédé connu comprend aussi une étape consistant à définir ledit coefficient (K CAN) tel qu'il soit applicable dans toutes les conditions de fonctionnement du moteur, et élaboré en continu lorsque la purge est autorisée, à partir de la dérive du coefficient de richesse (KO2), de sorte que K CAN est augmenté ou respectivement diminué si KO2 est inférieur ou respectivement supérieur à sa valeur nominale, et à corriger le coefficient K CAN soit par une adaptation lente, pour permettre son adaptation fine et continue, par application à la valeur courante de K CAN d'une correction proportionnelle à un écart du coefficient de richesse KO2 par rapport à sa valeur nominale, soit par une adaptation rapide, après interruption de l'adaptation lente.
La contribution du canister et de son circuit de purge est ainsi estimée en continu à partir de l'unique coefficient K CAN, qui représente lui-même une estimation de la teneur en combustible du circuit de purge, et qui est défini à partir de la dérive du coefficient de richesse KO2 lorsque le moteur fonctionne en boucle fermée et que la purge est active.
Comme ce coefficient K CAN est utilisable dans toutes les conditions de fonctionnement du moteur, sa prise en compte peut être substituée à celle des termes de décalage de ralenti sous purge et de décalage hors ralenti sous purge des procédés d'autoadaptation connus précités.
Le problème à la base de l'invention est de permettre une bonne estimation de la teneur en combustible du circuit de purge par un bon suivi de l'évolution du coefficient K CAN.
A cet effet, le procédé de l'invention, du type connu par W089/10472, se caractérise en ce qu'il consiste, en adaptation lente de K CAN, à utiliser, comme écart de correction proportionnel, l'écart entre la valeur nominale et une valeur moyenne de KO2, le calcul de cette correction étant relancé après un nombre prédéterminé m de transitions de KO2, et, en adaptation rapide de K CAN, à appliquer à sa valeur courante une correction proportionnelle à l'écart entre la valeur nominale et la valeur courante du coefficient de richesse KO2, lorsque ce dernier évolue sans transition pendant un temps supérieur à un seuil prédéterminé, puis à relancer le calcul de la correction rapide de K CAN tous les n points morts hauts, n étant un nombre prédéterminé, tant qu'une transition de KO2 n'est pas obtenue.
De préférence, le procédé consiste à déterminer la quantité de mélange air-vapeur de combustible commandée par la vanne de purge à partir de la différence de pression à laquelle la vanne de purge est soumise et de la durée d'ouverture de cette vanne, depuis l'injection précédente, par référence à la caractéristique de débit de cette vanne, mémorisée dans le calculateur.
En outre, pour éviter de trop déséquilibrer les alimentations en successions des cylindres du moteur, la soustraction de la durée TI CAN, correspondant à ladite quantité de mélange air-vapeur de combustible commandée par la vanne de purge, peut être assurée en deux fois, lors de deux phases d'injection consécutives, de sorte qu'au cours de la première injection, on commande une première soustraction partielle, définie par un pourcentage de ladite durée TI CAN, et qu'au cours de la seconde injection, on commande une seconde soustraction partielle, définie par le complément de la durée TI CAN.
Avantageusement, pour tenir compte du fait que le taux de charge ou de saturation du canister et de son circuit de purge en vapeur de combustible peut être fortement variable pendant un arrêt du moteur, le procédé selon l'invention consiste de plus à mémoriser la valeur du coefficient K CAN à l'arrêt du moteur (coupure du contact), et à adopter comme valeur du coefficient K CAN suite à un redémarrage du moteur, ladite valeur mémorisée et corrigée par un coefficient dépendant de l'évolution de l'état thermique du véhicule pendant l'arrêt, ce coefficient de correction pouvant être fonction de la température du liquide de refroidissement du moteur.
En adaptation lente, le procédé consiste, de préférence, à n'autoriser l'adaptation lente de K CAN que si la valeur moyenne de KO2 est en dehors d'une bande morte d'enrichissement et d'une bande morte d'appauvrissement, situées de part et d'autre de la valeur nominale de KO2, et pour prendre en compte une éventuelle désadaptation du premier ordre, on adopte une bande morte d'enrichissement dont la largeur est supérieure à celle de la bande morte d'appauvrissement.
Par contre, en adaptation rapide de K CAN, pour permettre un recentrage très rapide du fonctionnement du moteur, lorsqu'une désadaptation peut être attribuée avec certitude à la purge, le procédé selon l'invention peut consister à appliquer ladite correction proportionnelle lorsque le coefficient de richesse KO2 évolue sans transition en s'écartant de sa valeur nominale pendant un temps supérieur audit seuil prédéterminé, par exemple d'environ 3 secondes.
En variante, on effectue l'adaptation rapide de K CAN en appliquant ladite correction proportionnelle à condition qu'à la fin dudit seuil prédéterminé de temporisation, KO2 soit divergent par rapport à sa valeur nominale, sinon on n'effectue pas d'adaptation rapide de K CAN et on relance la temporisation pendant ledit seuil prédéterminé.
En outre, le procédé consiste avantageusement à interrompre l'élaboration en continu de K CAN dans les zones de fonctionnement du moteur en boucle ouverte. De préférence, il consiste en outre à exprimer la durée d'injection de base (T inj B), pour un régime moteur donné, comme une fonction sensiblement linéaire croissante de la pression dans la tubulure, avec un décalage (D) à l'origine et un gain (G) qui sont tirés de cartographies en fonction au moins du régime moteur, et à assurer l'autoadaptation cyclique par autoadaptation du décalage (D) et du gain (G).
Enfin, le procédé peut consister à exprimer les quantités de combustible directement en masse et à convertir en durée d'injection en fin de chaíne de calcul au travers d'une caractéristique connue quantité-durée d'ouverture d'injecteur.
L'invention a également pour objet un dispositif destiné à la mise en oeuvre du procédé propre à l'invention, et tel que présenté ci-dessus, à l'aide d'un calculateur qui comprend au moins un microprocesseur, lequel est programmé et/ou réalisé de manière à commander le déroulement de ce procédé.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention découleront de la description donnée ci-dessous, à titre non limitatif, d'un exemple de réalisation, décrit en référence aux dessins annexés sur lesquels :
  • la figure 1 représente schématiquement un moteur à injection, avec un circuit de purge de canister, et un calculateur de commande, et
  • la figure 2 représente, pour un régime moteur donné, une courbe exprimant la durée d'injection en fonction de la pression absolue dans la tubulure d'admission, et
  • la figure 3 est un chronogramme représentant, en superposition et en correspondance, de haut en bas, une évolution du signal de richesse R, du coefficient de richesse KO2 et du coefficient K CAN.
Sur la figure 1 est schématiquement représenté en 1, un moteur à injection, à quatre cylindres-quatre temps, et allumage commandé, équipé d'une installation d'injection indirecte de carburant de type multipoint. Cette installation comprend quatre injecteurs 2 montés chacun dans l'une respectivement des quatre branches 3 en aval d'une tubulure d'admission 4, et débouchant chacune dans la culasse du moteur 1, au niveau de la soupape d'admission d'un cylindre correspondant. Un papillon 5 de commande du débit d'air d'admission est monté rotatif dans un corps de papillon 6 dans la partie amont de la tubulure 4, le corps de papillon 6 présentant une conduite 7 en dérivation sur le papillon 5, et dont la section de passage est régulée par une vanne schématisée en 8 et commandée par un moteur pas à pas 9.
Les injecteurs 2 sont alimentés en carburant sous une pression définie par le régulateur 10, lui-même alimenté à partir du réservoir 11, fermé par un bouchon étanche, par l'intermédiaire de la pompe 12 sur la canalisation d'alimentation 13 sur laquelle est également monté le filtre 14. Le complèment de la quantité de carburant dérivée par le régulateur 10 vers les injecteurs 2 est renvoyé au réservoir 11 par la canalisation de retour 15.
Les vapeurs de carburant se formant dans le réservoir 11 sont collectées par un canister 16, contenant une charge absorbante de ces vapeurs, par exemple du charbon actif, et relié au réservoir par la conduite de récupération 17. Le canister 16 présente un évent 18, par lequel il met à l'air libre le réservoir 11, et est raccordé à la tubulure d'admission 4, en aval du papillon d'étranglement 5 par une conduite d'aspiration 19 sur laquelle est montée une vanne 20 à commande électrique, pour la purge du canister 16. Cette vanne 20 est une électrovanne normalement fermée au repos et à ouverture commandée par R.C.O. variable.
Le R.C.O. variable de cette vanne 20, donc le débit de purge du canister 16 des vapeurs de carburant qu'il contient, ainsi que la position du moteur électrique pas à pas 9 sont pilotés par des ordres électriques qui leur sont transmis du calculateur 21 par les conducteurs 22 et 23. De même, la durée d'ouverture ou d'injection des injecteurs 2, fonction de la quantité de carburant injectée par chaque injecteur 2 dans le cylindre correspondant, (puisque la différence de pression appliquée aux injecteurs 2 est constante et fixée par le régulateur 10), est pilotée par des ordres électriques appliqués par le calculateur 21 aux injecteurs 2 par le conducteur 24.
Ces ordres électriques (durée d'injection, R.C.O. variable, commande du moteur pas à pas) sont élaborés par le calculateur 21 à partir de signaux reçus de différents capteurs de paramètres de fonctionnement du moteur, dont un signal de température d'air d'admission 25, délivré par une sonde de température 26 placée dans la veine d'air, un signal de pression absolue de tubulure 27 délivré par une sonde de pression 28 dans la tubulure 4, un signal de température 29 d'eau de refroidissement du moteur 1, fourni par un capteur non représenté, et un signal 30 de rotation du moteur, permettant de déterminer le régime du moteur, ainsi que les passages au P.M.H. dans les différents cylindres pour la détermination des instants d'injection. Ce signal 30 peut être fourni par un capteur coopérant avec une roue dentée entraínée par le volant moteur et présentant une singularité de détection du passage au P.M.H. d'un cylindre de référence. Le calculateur 21 reçoit également un signal 31 d'angle d'ouverture du papillon 5 fourni par un capteur approprié, tel qu'un potentiomètre de recopie de la position angulaire du papillon 5, et monté sur l'axe de rotation de ce dernier, et délivre en 33 un signal de consommation de combustible. Enfin, le calculateur 21 reçoit en 32 un signal de richesse R délivré, sous forme de tension électrique, par une sonde d'oxygène dite sonde λ, disposée dans les gaz d'échappement du moteur, dont elle indique la teneur en oxygène. En fonctionnement du moteur en boucle fermée, le signal de richesse R est utilisé par le calculateur 21 pour centrer le fonctionnement du moteur sur une richesse égale à 1. Pour cela, le calculateur 21 calcule tout d'abord une durée d'injection de base, en se référant à un réseau de courbes mémorisées dans le calculateur 21 et telles que celle représentée sur la figure 2, qui donne pour un régime moteur constant donné, la durée d'injection de base T inj B en fonction de la pression absolue P tub dans la tubulure 4, cette courbe étant, sur la majeure partie de la plage de fonctionnement utile du moteur, assimilable à une fonction linéaire croissante définie par un décalage de pression à l'origine D et par un gain G correspondant à la pente de la droite représentative de cette fonction. D et G sont chacun tirés d'une cartographie en fonction notamment du régime moteur N (fonctions f(N) et g(N)). Dans les zones à haute et basse pressions, la courbe présente des parties arrondies en S obtenues à partir de la droite après correction multiplicative par un coefficient cartographique K carto, fonction notamment du régime moteur N, et de la pression P tub ou de l'angle d'ouverture du papillon 5 (fonction h (N, P).
Donc, pour un régime N et une pression d'admission P tub donnés, la durée d'injection de base est donnée par la formule (1) : (1)   T inj B = (P tub - D) x G x K carto L'application de cette durée d'injection aux injecteurs conduit à un signal de richesse R de la sonde λ en général différent de 1. Le calculateur 21 augmente ou réduit alors la durée d'injection appliquée aux injecteurs 2 pour obtenir un signal de richesse R égal à 1. Pour cela, le calculateur 21 calcule un coefficient de richesse KO2 par lequel il multiplie la durée d'injection de base T inj B donnée par la formule (1).
Dans les zones de fonctionnement du moteur en boucle ouverte, le coefficient de richesse KO2 est choisi égal à 1. Ces zones correspondent notamment à un fonctionnement avec une sonde λ en panne, ou avec une température d'air inférieure à un seuil d'entrée en boucle fermée, par exemple en cas de démarrage à froid du moteur, ou lorsque la boucle ouverte est imposée par le régime ou l'angle d'ouverture du papillon, par exemple en décélération ou à pleine charge, ou si le régime moteur N est supérieur à un seuil élevé donné, par exemple 4500 tr/min, et, d'une manière générale, chaque fois que la richesse visée diffère de 1.
Après correction par multiplication par le coefficient de richesse KO2, on modifie la valeur du décalage D ou du gain G par une autoadaptation cyclique, de manière à corriger toutes les dérives de ce coefficient de richesse KO2 pour qu'il reste voisin de 1.
La durée d'injection représentative des besoins du moteur T inj M peut donc être exprimée par la formule (2) : (2)   T inj M = (P tub - D) x G x K carto x KO2
Si on appelle TI CAN une durée qui correspond à la contribution du circuit de purge à l'alimentation en carburant du moteur 1, on comprend que la durée d'injection à appliquer effectivement aux injecteurs T inj A est donnée par la formule (3) : (3)   T inj A = T inj M - TI CAN
Selon l'invention, on exprime TI CAN, qui correspond à une diminution de la quantité de carburant à injecter par rapport aux besoins calculés, comme une fonction de la quantité de carburant introduite sous forme de vapeurs entre deux injections consécutives, et provenant du circuit de purge.
De préférence, cette quantité est déterminée entre le P.M.H. de la phase d'injection en cours et le P.M.H. de la phase d'injection précédente.
Donc, à chaque P.M.H. de phase d'injection, la quantité de carburant, équivalente à l'apport sous forme de vapeur depuis le canister 16 et les conduites 17 et 19 du circuit de purge, est calculée en fonction d'une teneur estimée en carburant du circuit de purge et de la quantité de mélange air-vapeur de carburant commandée par la vanne de purge 20, entre les P.M.H. des deux dernières injections, cette teneur estimée correspondant au rapport du débit massique de carburant au débit massique total du circuit de purge, et étant définie à l'aide d'un coefficient K CAN, comme décrit ci-dessous.
Cette quantité de mélange air-vapeur Q a-v est déterminée à partir de la durée d'ouverture tR.C.O. de cette vanne 20 depuis le P.M.H. d'injection précédent, de la différence de pression à laquelle cette vanne 20 est soumise, c'est-à-dire de la différence entre la pression atmosphérique P atm dans le canister 16 à l'air libre par son évent 18, et la pression absolue dans la tubulure P tub, et de la caractéristique de débit du circuit de purge qui est mémorisée dans le calculateur 21 en fonction de la dépression (P atm - P tub) dans la tubulure 4 et à 100 % de R.C.O. (pleine ouverture de la vanne 20).
Ainsi, le débit de la vanne 20 est représentatif de la quantité de mélange air-vapeur admise par la vanne 20, par unité de temps. La connaissance de P tub et de la durée d'ouverture tR.C.O. de la vanne 20 depuis la dernière injection permet donc de connaítre Q a-v, dont TI CAN est une fonction.
Afin de tenir compte des retards entre l'instant où la vanne 20 commande le passage du mélange air-vapeur de carburant et l'instant où les cylindres du moteur 1 reçoivent l'enrichissement correspondant à cet apport de carburant, la quantité de carburant équivalente à cet apport peut être considérée comme soustraite en deux fois, au lieu d'une, la première soustraction étant définie comme un pourcentage de cette quantité équivalente calculée, et la seconde soustraction correspondant au complément.
Cela revient à fractionner TI CAN en deux parties complémentaires, dont une première fraction, égale par exemple à 60 % de TI CAN, est soustraite de T inj M pour donner la durée appliquée T inj A à partir du P.M.H. de la phase d'injection considérée, tandis que la seconde fraction, égale à 40 % de TI CAN, est soustraite de T inj M nouvellement calculé pour donner la durée d'injection appliquée T inj A à partir du P.M.H. de la phase d'injection suivante, cette valeur T inj A étant également diminuée de 60 % de la valeur de TI CAN nouvellement calculée au P.M.H. de l'injection suivante.
En d'autres termes, si on affecte l'indice n aux grandeurs calculées ou.mesurées pour l'injection d'ordre n, la durée d'injection appliquée pour cette injection d'ordre n est donnée par la formule (5) : (5)    (T inj A)n =(T inj M)n -0,6(TI CAN)n -0,4(TI CAN)n-1
Sur la figure 1, la sortie 33 du calculateur 21 est une sortie sur laquelle est donné un signal de consommation instantanée, qui correspond à une intégration du signal T inj M.
Les quantités de carburant ont été exprimées ci-dessus, à titre d'exemple, en durées d'injection, car la caractéristique quantité-durée d'ouverture des injecteurs est connue, mais elles peuvent être exprimées directement en masse, la conversion en durée d'injection se faisant en fin de chaíne de calcul, au travers de cette caractéristique.
Concernant la correction de la durée d'injection à l'aide du coefficient de richesse KO2, qui est un coefficient correcteur multiplicatif de valeur nominale égale à 1 dans cet exemple, et dont la valeur est modifiée selon la valeur du signal de richesse R pour rechercher un signal R égal à 1, les deux courbes du haut de la figure 3 représentent, en fonction du temps, un exemple d'évolutions en correspondance du signal de richesse R, tel qu'obtenu à partir du signal fourni par la sonde d'oxygène λ, et du coefficient de richesse KO2.
Sensiblement sur la moitié de gauche de la courbe de R, cette courbe ondule autour de la valeur 1, qu'elle prend aux instants successifs T1 à T6. Entre T1 et T2, comme on a R > 1, le calculateur 21 diminue progressivement KO2 à partir d'une valeur initiale inférieure à 1, comme représenté en 34, pour diminuer la durée d'injection, et donc la quantité de combustible injectée, afin de revenir à une richesse R = 1. Ceci est obtenu en T2, avec une pente de R telle qu'après T2, R devient inférieur à 1. Pratiquement à cet instant T2, le calculateur 21 applique à KO2 une transition de valeur correspondant à un échelon positif 35, suivi d'une augmentation progressive 36 jusqu'à l'instant T3 où, sous l'effet de l'augmentation de la valeur de KO2, donc de la durée d'injection, et donc de la quantité de combustible injectée, R cesse d'être inférieur à 1 pour redevenir supérieur à 1. Le calculateur 21 donne alors à KO2 une nouvelle transition de valeur, mais cette fois sous la forme d'un échelon négatif 37, afin de diminuer rapidement sa valeur, suivi d'une diminution progressive 38, jusqu'à l'instant T4, où R cesse d'être supérieur à 1 pour redevenir inférieur à 1. A nouveau, le calculateur 21 donne à KO2 une transition de valeur en échelon positif 39, suivi d'une augmentation progressive 40 jusqu'à l'instant T5 où R redevient supérieur à 1, et ainsi de suite.
Pendant ce temps, et comme déjà mentionné ci-dessus, la contribution du canister 16 et de son circuit de purge 17, 19, 20 à l'alimentation du moteur 1 en combustible est considérée comme étant exprimée par une quantité de combustible équivalente à l'apport des vapeurs de combustible débitées par la vanne 20. Cette quantité équivalente est calculée à chaque P.M.H. d'injection comme étant égale au produit de la quantité de mélange air-vapeur de combustible, débitée par la vanne 20 depuis le P.M.H. d'injection précédent, par un coefficient K CAN, correspondant à une estimation de la teneur du canister 16 et de son circuit de purge 17, 19, 20 en vapeur de combustible.
La quantité de mélange air-vapeur de combustible peut être déterminée à partir du produit de la différence de pression à laquelle la vanne 20 est soumise, par la durée d'ouverture t R.C.O. de la vanne 20, par référence à la caractéristique de débit de cette vanne 20, mémorisée dans le calculateur 21 et par exemple tabulée à 100 % de R.C.O. (pleine ouverture), la différence de pression précitée étant donnée par la différence entre la pression atmosphérique et P tub.
L'estimation de la valeur de K CAN est effectuée en permanence à partir de l'évolution de KO2, si l'installation fonctionne en boucle fermée et la vanne 20 commande un débit de purge.
Le principe de cette adaptation de K CAN consiste, par référence à la dérive du coefficient de richesse KO2 par rapport à sa valeur nominale 1, à augmenter ou respectivement diminuer la valeur de K CAN si KO2 est inférieur ou respectivement supérieur à sa valeur nominale 1.
Lorsque le signal de richesse R évolue sensiblement comme représenté sur la figure 3 entre T1 et T6, une variation fine et continue de la valeur de K CAN est assurée par une adaptation lente de cette valeur, qui consiste à corriger la valeur courante de K CAN proportionnellement à l'écart entre la valeur nominale 1 et la valeur moyenne de KO2, cette dernière étant mesurée dans l'intervalle de temps qui s'écoule entre m transitions successives de KO2, telles que 35, 37 et 39 sur la figure 3, m étant un nombre entier prédéterminé, et le calcul de cette correction étant relancé toutes les m transitions de KO2.
De plus, cette variation lente de K CAN n'est autorisée par le calculateur 21 que si la valeur moyenne de KO2 est en dehors d'une bande dite "morte" d'enrichissement et d'une bande dite "morte" d'appauvrissement, qui s'étendent de part et d'autre de la valeur nominale 1 de KO2, la largeur de la bande morte d'enrichissement étant supérieure à celle de la bande morte d'appauvrissement, afin de tenir compte d'une éventuelle désadaptation du décalage D et/ou du gain G.
Ainsi, la croissance de K CAN est autorisée pour un écart entre la valeur moyenne du coefficient de richesse KO2 et sa valeur nominale 1 qui est représentatif d'un enrichissement supérieur à un seuil d'enrichissement, correspondant à la largeur de la bande morte d'enrichissement, et par exemple de 3 %, tandis que la décroissance de K CAN est autorisée pour un écart entre la valeur moyenne de KO2 et sa valeur nominale 1 qui est représentatif d'un appauvrissement supérieur à un seuil d'appauvrissement, correspondant à la largeur de la bande morte d'appauvrissement, et par exemple de l'ordre de 1,5 %.
Sur la courbe inférieure de la figure 3, qui représente l'évolution de K CAN, la valeur de K CAN est représentée constante entre T1 et T6, car on suppose que le nombre m prédéterminé de transitions successives de KO2, pris en compte pour l'adaptation lente de K CAN, est supérieur à 6.
Sur sensiblement la moitié de droite de la figure 3, au-delà de T6, on a représenté un signal de richesse R qui cesse d'onduler pour devenir très négatif, par exemple sous l'effet d'une désadaptation du fonctionnement du moteur causée par la purge du canister 16 et de son circuit de purge 17, 19 sous la commande de la vanne 20.
A la suite de la transition de valeur en échelon positif 41, appliquée à KO2 par le calculateur 21 à l'instant T6, du fait qu'à cet instant, R cesse d'être supérieur à 1 pour devenir inférieur à 1, KO2 augmente progressivement de valeur en 42, d'une manière durable, tant que R ne redevient pas égal à 1.
Pour interrompre cette divergence de KO2 par rapport à sa valeur nominale 1 franchie à l'instant T7, afin de recentrer rapidement le fonctionnement du moteur, et donc de recentrer R autour de la richesse 1, le calculateur 21 commande une adaptation rapide de K CAN. Celle-ci consiste, après l'écoulement d'un seuil de durée Δ1T, d'environ 3 secondes par exemple, sans transition de KO2 s'écartant de sa valeur nominale 1, c'est-à-dire à un instant T8=T7+Δ1T, sur la courbe, à corriger la valeur courante de K CAN proportionnellement à l'écart entre la valeur courante de KO2 et sa valeur nominale 1, puis à effectuer à nouveau cette correction proportionnelle après un intervalle de temps Δ2T, correspondant à un nombre prédéterminé n de P.M.H. successifs à partir de la correction rapide précédente, c'est-à-dire à l'instant T9 = T8 + Δ2T sur la courbe, et à répéter cette correction proportionnelle, aux instants T10 et T11 sur la courbe, jusqu'à ce que R = 1, c'est-à-dire dès l'application d'une nouvelle transition de valeur de KO2.
La correction rapide est ainsi interrompue à l'instant T12, correspondant à la transition 43 de KO2, lorsque R redevient égal à 1.
Cette correction rapide se traduit sur la valeur de K CAN par des diminutions en échelons 44, 45, 46 et 47, d'amplitude croissante, respectivement aux instants T8, T9 T10 et T11, puisque KO2 diverge en étant supérieur à 1, et que l'écart (KO2 - 1) augmente progressivement aux instants T8 à T11.
La temporisation Δ1T, initiée à l'instant T7 de franchissement par le signal KO2 de sa valeur nominale 1, nécessite de scruter en permanence l'écart entre la valeur courante de KO2 et sa valeur nominale. En variante, selon un compromis plus économique, la temporisation Δ1T est remplacée par une temporisation Δ'1T, initiée à l'instant T6 de la dernière transition 41 de K CAN, et s'écoulant jusqu'à l'instant T8, à condition qu'à cet instant KO2 soit constaté divergent par rapport à sa valeur nominale 1. A défaut, on n'effectue pas de correction rapide de K CAN et on relance la temporisation Δ'1T.
A la coupure du contact et l'arrêt du moteur, la valeur courante de K CAN est mémorisée par le calculateur 21. Au redémarrage du moteur, cette valeur mémorisée est pondérée par la prise en compte d'un coefficient représentatif de l'évolution de l'état thermique du moteur, ou, plus généralement, du véhicule, pendant l'arrêt, car la teneur du canister et de son circuit de purge en vapeur de combustible peut être très variable pendant cet arrêt.
Cette pondération de la valeur mémorisée de K CAN peut consister en une correction en fonction de la température du liquide de refroidissement du moteur au redémarrage. Par exemple, on peut considérer que K CAN est mémorisé à l'arrêt du moteur 1 pour une température de son liquide de refroidissement estimée égale à une borne supérieure, par exemple de 100°C, et que K CAN = 0 si la température de ce liquide est égale à une borne inférieure, par exemple de 0°C.
Si la température de ce liquide mesurée au redémarrage est par exemple de 65°C, alors la valeur de K CAN au redémarrage est choisie égale à K CAN mémorisée x 65/100, soit 0,65 K CAN mémorisé.
Lorsque le moteur fonctionne en boucle ouverte, par exemple en cas de décélération, ou à pleine charge, ou si le régime moteur est supérieur à un seuil donné, par exemple 4.500 tr/min, ou encore en fonctionnement à basse température (démarrage à froid), KO2 est arbitrairement fixé égal à 1, et la valeur de K CAN devient incertaine, et son adaptation impossible. L'élaboration en continu du coefficient K CAN est alors interrompue lors des fonctionnements en boucle ouverte.
La mise en oeuvre de ce procédé est assurée par le dispositif décrit ci-dessus, en particulier en référence à la figure 1, dans lequel le calculateur 21, qui est en fait une unité centrale de calcul et de commande, avec notamment les circuits de calcul, mémoires, compteurs, registres et autres circuits de régulation et commande nécessaires et de structure connue, comporte au moins un microprocesseur ou microcontrôleur programmé et/ou réalisé de manière à commander le déroulement de ce procédé.

Claims (13)

  1. Procédé de correction de la durée d'injection, en fonction du débit de purge d'un circuit de purge (16, 17, 19) à canister (16), pour un moteur (1) à injection, dans lequel le canister (16), collectant des vapeurs de combustible provenant d'un réservoir (11), est relié à une tubulure d'admission (4) du moteur (1), munie d'un obturateur ou papillon (5) de commande du débit d'air, par une vanne (20) de purge du canister (16) à commande électrique, dont le débit est piloté par un calculateur (21) relié à des capteurs (26, 28) de paramètres de fonctionnement du moteur (1), dont il reçoit au moins des signaux (30) de rotation du moteur et des signaux (27, 30, 31) permettant de connaítre la pression (P tub) dans la tubulure d'admission (4), ainsi qu'à une sonde d'oxygène (32) dans les gaz d'échappement du moteur, ledit calculateur (21) calculant une durée d'injection représentative des besoins du moteur (T inj M), obtenue à partir d'une durée d'injection de base (T inj B) exprimée à l'aide d'au moins une cartographie en fonction au moins du régime moteur (N), et corrigée, d'une part, en prenant en compte un coefficient de richesse (KO2) auquel on applique des transitions de valeur (35, 37, 39, 41, 43) en fonction du signal de richesse (R) de la sonde d'oxygène (32) dans les zones de fonctionnement du moteur (1) en boucle fermée, et fixé égal à une valeur nominale dans les zones de fonctionnement du moteur (1) en boucle ouverte, pour assurer le centrage du fonctionnement du moteur (1) sur une richesse égale à 1, et, d'autre part, par une autoadaptation cyclique pour assurer que le coefficient de richesse (KO2) reste voisin de sa valeur nominale, par correction de toute dérive du coefficient de richesse (KO2), le procédé de correction comprenant le calcul d'une durée d'injection (T inj A) appliquée à chaque injecteur (2) du moteur en retranchant de la durée d'injection représentative des besoins du moteur (T inj M) une durée (TI CAN) correspondant à la contribution du circuit de purge (16, 17, 19) exprimée par la quantité de combustible équivalente à l'apport des vapeurs du circuit de purge entre deux injections consécutives, et à calculer ladite quantité de combustible en faisant le produit de la quantité de mélange air-vapeur de combustible (Q a-v) commandée par la vanne (20) de purge entre lesdites injections par un coefficient (K CAN) d'estimation de la teneur en combustible du circuit de purge (16, 17, 19), le procédé comprenant une étape consistant à définir ledit coefficient (K CAN) tel qu'il soit applicable dans toutes les conditions de fonctionnement du moteur, et élaboré en continu lorsque la purge est autorisée, à partir de la dérive du coefficient de richesse (KO2), de sorte que K CAN est augmenté ou respectivement diminué si KO2 est inférieur ou respectivement supérieur à sa valeur nominale, et à corriger le coefficient K CAN soit par une adaptation lente, pour permettre son adaptation fine et continue, par application à la valeur courante de K CAN d'une correction proportionnelle à un écart du coefficient de richesse KO2 par rapport à sa valeur nominale, soit par une adaptation rapide, après interruption de l'adaptation lente, caractérisé en ce qu'il consiste, en adaptation lente de K CAN, à utiliser, comme écart de correction proportionnel, l'écart entre la valeur nominale et une valeur moyenne de KO2, le calcul de cette correction étant relancé après un nombre prédéterminé m de transitions (35, 37, 39, 41, 43) de KO2, et, en adaptation rapide de K CAN, à appliquer à sa valeur courante une correction proportionnelle à l'écart entre la valeur nominale et la valeur courante du coefficient de richesse KO2, lorsque ce dernier évolue sans transition pendant un temps supérieur à un seuil prédéterminé (Δ1T ou Δ'1T), puis à relancer le calcul de la correction rapide de K CAN tous les n points morts hauts (P.M.H.), n étant un nombre prédéterminé, tant qu'une transition (43) de KO2 n'est pas obtenue.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à n'autoriser l'adaptation lente de K CAN que si la valeur moyenne de KO2 est en dehors d'une bande morte d'enrichissement et d'une bande morte d'appauvrissement, situées de part et d'autre de la valeur nominale de KO2.
  3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il consiste à adopter une bande morte d'enrichissement dont la largeur est supérieure à celle de la bande morte d'appauvrissement.
  4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il consiste, en adaptation rapide de K CAN, à appliquer ladite correction proportionnelle lorsque le coefficient de richesse KO2 évolue sans transition en s'écartant de sa valeur nominale pendant un temps supérieur audit seuil prédéterminé (Δ1T), par exemple d'environ 3 secondes.
  5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il consiste, en adaptation rapide de K CAN, à appliquer ladite correction proportionnelle à condition qu'à la fin dudit seuil prédéterminé (Δ'1T), KO2 soit divergent par rapport à sa valeur nominale, sinon on n'effectue pas d'adaptation rapide de K CAN et on relance la temporisation pendant ledit seuil prédéterminé (Δ'1T).
  6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il consiste à mémoriser la valeur du coefficient K CAN à l'arrêt du moteur (1) (coupure du contact), et à adopter comme valeur du coefficient K CAN suite à un redémarrrage du moteur (1), ladite valeur mémorisée et corrigée par un coefficient dépendant de l'évolution de l'état thermique du véhicule pendant l'arrêt.
  7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le coefficient de correction dépendant de l'évolution de l'état thermique du véhicule est fonction de la température du liquide de refroidissement (29) du moteur (1).
  8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il consiste à interrompre l'élaboration en continu de K CAN dans les zones de fonctionnement du moteur (1) en boucle ouverte.
  9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il consiste à assurer la soustraction de la durée (TI CAN), correspondant à ladite quantité de mélange air-vapeur de combustible commandée par la vanne de purge, en deux fois, lors de deux phases d'injection consécutives, de sorte qu'au cours de la première injection, on commande une première soustraction partielle, définie par un pourcentage de ladite durée (TI CAN), et qu'au cours de la seconde injection, on commande une seconde soustraction partielle, définie par le complément de la durée (TI CAN).
  10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il consiste à déterminer la quantité de mélange air-vapeur de combustible (Q a-v) commandée par la vanne de purge (20) à partir de la différence de pression (P atm - P tub) à laquelle elle est soumise et de la durée d'ouverture (t R.C.O.) de la vanne de purge (20) depuis l'injection précédente, par référence à la caractéristique de débit de la vanne (20) mémorisée dans le calculateur (21).
  11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il consiste à exprimer la durée d'injection de base (T inj B), pour un régime moteur donné (N), comme une fonction sensiblement linéaire croissante de la pression dans la tubulure (P tub), avec un décalage (D) à l'origine et un gain (G) qui sont tirés de cartographies en fonction au moins du régime moteur (N), et à assurer son autoadaptation cyclique par autoadaptation du décalage (D) et du gain (G).
  12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il consiste à exprimer les quantités de combustible directement en masse et à convertir en durée d'injection en fin de chaíne de calcul au travers d'une caractéristique connue quantité-durée d'ouverture d'injecteur (2).
  13. Dispositif de correction de la durée d'injection en fonction du débit de purge d'un circuit de purge (16, 17, 19, 20) à canister (16), pour moteur à injection (1), comprenant un calculateur (21), relié à des capteurs (26, 28) de paramètres de fonctionnement du moteur (1), ainsi qu'à une sonde d'oxygène dans les gaz d'échappement du moteur (1), et pilotant une vanne (20) à commande électrique reliant le canister (16) à une tubulure d'admission (4) munie d'un obturateur (5) de commande du débit d'air, ledit calculateur (21) calculant notamment une durée d'injection (T inj M) représentative des besoins du moteur (1) à partir d'une durée d'injection de base (T inj B) exprimée à l'aide d'au moins une cartographie en mémoire dans le calculateur (21), et corrigée à l'aide d'un coefficient de richesse (KO2) déterminé par le calculateur (21). en fonction du signal de richesse (R) de la sonde d'oxygène en fonctionnement en boucle fermée et égal à une valeur nominale en fonctionnement en boucle ouverte, pour assurer le centrage du fonctionnement du moteur (1) sur une richesse égale à 1, le calculateur (21) effectuant une autoadaptation cyclique de la durée d'injection de base (T inj B) pour assurer que KO2 reste voisin de sa valeur nominale, par correction de toute dérive de KO2, et appliquant à au moins un injecteur (2) du moteur (1) une durée d'injection appliquée (T inj A), le calculateur (21) comprenant au moins un microprocesseur, caractérisé en ce que ce dernier est programmé et/ou réalisé de manière à commander le déroulement du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12.
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