Brevet FR2682718A1 — publié le 19930423

La présente invention est relative à un procédé et à un dispositif de détection de ratés d'allumage dans un moteur à combustion interne. Plus particulièrement, la présente invention est aussi relative à une application d'un tel procédé et d'un tel dispositif à la prévention de la dégradation d'un pot "catalytique" d'oxydation des gaz d'échappement du moteur. Les ratés d'allumage dans un moteur à combustion interne sont révélateurs de divers désordres pouvant affecter soit des moyens consacrés à l'allumage du mélange air/carburant (bobines, bougies, courts-circuits des lignes d'alimentation, etc...) soit des moyens de constitution dudit mélange (carburateur, injecteur). Des moyens de détection de tels ratés sont donc utiles pour corriger ces désordres par le nettoyage, le réglage ou le remplacement des organes défaillants. Des réglementations de plus en plus strictes en matière de pollution de l'air amènent en outre à considérer l'installation de tels moyens de détection à d'autres fins. En effet, les pots catalytiques utilisés pour oxyder ou réduire les gaz d'échappement d'un moteur sont eux-mêmes susceptibles d'être dégradés par des injections de carburant imbrûlé. En particulier, lorsqu'il y a raté d'allumage dans un cylindre du moteur, le carburant du mélange introduit dans le cylindre passe ensuite directement dans le pot catalytique où il brûle par catalyse en détériorant le coûteux catalyseur contenu dans ce pot.De telles injections de carburant diminuent donc considérablement l'efficacité du catalyseur dans sa conversion des gaz d'échappement, hydrocarbures, oxydes de carbone, oxydes d'azote, etc... en oxydes moins polluants. I1 convient donc de protéger le catalyseur de telles injections de carburant imbrûlé, en coupant par exemple l'alimentation d'un injecteur de carburant quand des ratés d'allumage dans un cylindre d'un moteur ont été détectés. Pour détecter de tels ratés d'allumage, on propose dans le document W0 90/02871 de surveiller les mouvements du bloc moteur à l'aide d'un capteur accélérométrique par exemple, sensible aux oscillations du système oscillatoire constitué par le moteur et ses moyens élastiques de montage sur le châssis d'un véhicule automobile. En cas de raté de combustion dans un des cylindres du moteur, l'oscillation du système devient irrégulière. Une mesure du déphasage entre un pic d'accélération et les instants d'émission des étincelles d'allumage permet d'identifier le cylindre où il y a eu raté d'allumage. On propose aussi dans le document US-A-4 930 479 de surveiller les variations de la vitesse de rotation du moteur, entre des points prédéterminés du cycle moteur, pour identifier d'éventuels ratés d'allumage responsables de variations anormales de cette vitesse. Les procédés de détection décrits dans ces documents et dans d'autres documents de la technique antérieure donnent des résultats satisfaisants sous forte charge du moteur. Par contre, aux faibles charges, ils deviennent sensibles à des perturbations extérieures. Lorsque le moteur sert à propulser un véhicule automobile, ces perturbations extérieures peuvent être constituées par des passages d'obstacles présents sur la voie de circulation, tels que des nids de poule par exemple, par des changements de vitesse, etc... Ces perturbations appliquent des à-coups au véhicule en général et au moteur en particulier. Quand la détection de ratés d'allumage est fondée sur la détection d'à-coups, comme dans les procédés de détection actuellement connus, les à-coups d'origine extérieure au moteur peuvent être faussement attribués à des ratés d'allumage et provoquer alors des coupures non justifiées de l'alimentation en carburant d'un cylindre, par exemple. La présente invention a donc pour but de fournir un procédé et de réaliser un dispositif pour la détection de ratés d'allumage qui ne présente pas cet inconvénient. On atteint ce but de l'invention ainsi que d'autres qui apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre avec un procédé de détection de ratés d'allumage du mélange air/carburant d'alimentation d'un moteur à combustion interne propulsant un véhicule automobile, suivant lequel on surveille le comportement dynamique du moteur et on déduit l'existence de tels ratés de la détection d'irrégularités dans ce comportement, induites par ces ratés.Suivant l'invention on capte des efforts transmis entre le moteur et le châssis du véhicule dans lequel il est installé, on compare l'amplitude de ces efforts à une valeur de seuil prédéterminée, on déduit d'un dépassement de ce seuil l'application au moteur de forces extérieures et on inhibe la détection d'éventuels ratés d'allumage quand ces forces extérieures sont appliquées au moteur alors que la charge de celui-ci est inférieure à une valeur de charge prédéterminée. En inhibant ainsi aux faibles charges toute détection de ratés d'allumage si des perturbations extérieures sont susceptibles de fausser cette détection, on évite de couper indûment l'alimentation d'un ou plusieurs cylindres du moteur pour protéger un pot catalytique placé dans la ligne d'échappement de ce moteur. Pour la mise en oeuvre de ce procédé, l'invention fournit un dispositif comprenant des moyens de détection de ratés d'allumage et des moyens de mesure de la charge du moteur. Suivant l'invention, le dispositif comprend en outre des moyens de mesure d'efforts transmis entre le moteur et le châssis du véhicule et des moyens de traitement des signaux fournis par les moyens de mesure de ces efforts pour inhiber les moyens de détection de ratés d'allumage quand l'amplitude des efforts transmis dépasse une valeur de seuil prédéterminée alors que la charge mesurée du moteur est inférieure à une valeur de charge prédéterminée. Les moyens de mesure des efforts transmis entre le moteur et le châssis peuvent être constitués par un capteur piézo-électrique, un accéléromètre ou une jauge de contrainte par exemple. Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, ce capteur est constitué par un capteur piézo-électrique monté entre le moteur et le châssis, au niveau d'un bloc élastique de montage du moteur sur ce châssis. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel - la figure 1 est une vue perspective schématique d'un moteur à combustion interne monté sur le châssis d'un véhicule automobile, ce moteur étant équipé du dispositif suivant la présente invention, - la figure 2 est un graphe temporel du signal de sortie d'un capteur d'effort utilisé dans la présente invention, et - la figure 3 est un diagramme fonctionnel des moyens de traitement du signal représenté à la figure 2, incorporé au dispositif suivant l'invention. Le moteur 1 représenté à la figure 1 est classiquement monté sur le châssis 2 d'un véhicule automobile, par l'intermédiaire de blocs élastiques 3,3' couramment appelés "silentblocs", à l'aide d'un boulon 4 et d'un écrou 5. Un tel moteur est aujourd'hui souvent commandé par une électronique enfermée dans un boîtier 6 et conçue essentiellement pour commander l'allumage et/ou l'injection de carburant dans les cylindres du moteur. On a représenté schématiquement par un bloc 7 cette fonction de commande d'allumage et/ou d'injection. Lorsque la ligne d'échappement du moteur est équipée d'un pot catalytique (non représenté), il convient comme on l'a vu plus haut, d'empêcher que du carburant imbrûlé dans les cylindres du moteur, ne vienne brûler dans le pot en détériorant le catalyseur qui y est contenu, ce catalyseur étant constitué couramment par un métal précieux tel que du platine qui rend un tel pot coûteux. Pour ce faire, le boîtier 6 comprend des moyens de détection des ratés d'allumage, schématisés sous la forme d'un bloc 8. Ces moyens peuvent être constitués par l'un quelconque des moyens connus à cet effet, tels que ceux décrits en préambule de la présente description et, plus généralement, par tout dispositif sensible à des irrégularités de fonctionnement du moteur provoqués par des ratés d'allumage. Comme on l'a vu plus haut, les moyens connus à cet effet ne sont pas satisfaisants aux faibles charges du moteur, quand celui-ci développe alors un faible couple, car l'action de perturbations extérieures sur le comportement dynamique du moteur peut être alors confondue avec celle des ratés d'allumage. Suivant la présente invention, on surmonte cette difficulté en détectant l'action d'éventuelles perturbations extérieures sur le moteur lui-même et en inhibant alors les moyens de détection de ratés d'allumage si ces perturbations interviennent alors que le moteur est sous faible charge. Pour ce faire le dispositif suivant l'invention comprend des moyens 9 de mesure de la charge du moteur, intégrés à l'électronique protégée par le boîtier 6, ces moyens émettant un signal quand la valeur de cette charge est inférieure à une valeur de seuil prédéterminée, en dessous de laquelle des essais ont montré que le moteur devait être considéré comme "sous faible charge" au sens de la présente invention. A titre d'exemple non limitatif, cette valeur de seuil peut être fixée au tiers du couple maximum que peut développer le moteur. Comme il est bien connu, le couple délivré par le moteur pourra être évalué à l'aide du signal fourni par un capteur de position d'un papillon des gaz du moteur ou d'un capteur de pression dans le collecteur d'admission de ce moteur, par exemple. Une situation de faible charge du moteur pouvant être ainsi perçue , il faut encore, suivant une caractéristique essentielle de la présente invention, détecter l'application au véhicule en général et au moteur en particulier, de forces d'origines extérieures susceptibles de perturber le processus de détection de ratés d'allumage. Pour ce faire, suivant un mode de réalisation préféré du dispositif selon la présente invention, on dispose un capteur d'effort ou de contrainte 12 entre l'un (3) des silentblocs et le carter du moteur, de manière que ce capteur soit sensible à tout effort subi par le moteur et transmis au châssis à travers le silentbloc. Un tel effort peut résulter par exemple du passage d'une des roues motrices 13,14 du véhicule sur un nid de poule ou autre irrégularité de la surface de la voie de circulation, passage qui induit l'application d'un effort impulsionnel dans l'arbre de transmission 15,15' correspondant connecté à l'arbre de sortie du moteur, dont le carter réagit à cet à-coup en transmettant au silentbloc 3 au moins une partie de l'effort reçu de l'arbre 15. Il en résulte une variation de compression du capteur de contrainte 12, pincé entre le silentbloc 3 et le carter du moteur 1, et la production d'un signal électrique à la sortie du capteur, signal délivré aux moyens de détection 10 des efforts transmis entre le moteur et le châssis du véhicule par l'intermédiaire du silentbloc 3. D'autres causes extérieures au moteur peuvent provoquer la transmission d'efforts entre ce moteur et le châssis qui le supporte, telles que par exemple un changement manuel ou automatique du rapport de démultiplication d'une boîte de vitesses associée au moteur. A titre d'exemple non limitatif, le capteur de contrainte ou d'effort 12 peut être constitué par un capteur piézo-électrique vendu sous la référence TK903E par la société japonaise NGK SPARK PLUG Co., qui prend la forme d'une rondelle (voir figure 1) à centrer sur le boulon 4. La rondelle piézo-électrique est placée sous précontrainte par un serrage adéquat de l'écrou 5. La précontrainte de la rondelle piézo-électrique peut être limitée par un épaulement de hauteur prédéterminée qui limite l'écrasement de la rondelle en fixant la précontrainte à une valeur déterminée par la différence entre la hauteur de l'épaulement et l'épaisseur de la rondelle.Une variation du couple résultant sur un des arbres de transmission 15,15', due à un effort impulsionnel extérieur appliqué à une roue 13,14 respectivement par exemple, provoque alors une variation de la compression du capteur 12 et une fluctuation correspondante du signal de sortie de ce capteur, qui peut prendre la forme représentée à la figure 2. Bien entendu, il faut éviter de prendre en compte des fluctuations de ce signal qui seraient représentatives des fluctuations naturelles du couple délivré par le moteur, fluctuations dues au caractère discontinu des explosions du mélange air/carburant dans les cylindres du moteur. On ne prend pour cela en compte le signal délivré par le capteur que lorsque son amplitude dépasse un seuil prédéterminé A en dessous duquel les fluctuations ne correspondent pas à des perturbations extérieures.Des moyens de traitement (10) du signal émis par le capteur (12) sont prévus à cet effet. Lorsque le signal délivré par le capteur 12 dépasse le seuil A, la détection des ratés d'allumage est inhibée pendant un intervalle de temps At prédéterminé, après lequel le processus de comparaison du signal au seuil A peut reprendre pour inhiber éventuellement de nouveau la détection de ratés d'allumage, si les conditions d'inhibition persistent (moteur sous faible charge, présence de perturbations extérieures). La combinaison de ces conditions est illustrée schématiquement à la figure 1 par la présence d'une porte logique ET Il dont les entrées sont alimentées par les moyens 9 et 10. Une bascule monostable 16 interposée entre la porte Il et les moyens 8 de détection de ratés d'allumage assure l'inhibition de ces moyens pendant un intervalle de temps At quand les conditions d'inhibition sont réunies.La durée de cet intervalle de temps peut être adaptée par l'homme de l'art au moteur et au véhicule particulier équipé du dispositif suivant la présente invention. Des essais ont montré, pour un véhicule particulier, qu'une valeur At = 0,5 s s'avérait convenable. Comme illustre à la figure 3, les moyens de traitement 10 du signal émis par le capteur 12 peuvent comprendre un filtre passe-bas 17 propre à débarrasser le signal de fluctuations parasites de hautes fréquences, un redresseur 18 et un comparateur 19 du signal au seuil A. Il apparaît maintenant que la présente invention permet d'atteindre l'objectif fixé, à savoir empêcher une coupure malencontreuse de l'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne dont la ligne d'échappement est équipée d'un pot catalytique, du fait d'une fausse détection de ratés d'allumage sous faible charge du moteur. Bien entendu l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Ainsi, des capteurs autres qu'un capteur piézo-électrique pourraient être utilisés, tels qu'un accéléromètre ou une jauge de contrainte par exemple. Des capteurs sensibles aux déplacements du moteur par rapport au châssis pourraient aussi être utilisés à la place des capteurs d'efforts transmis entre le moteur et le châssis. De même, la position du capteur pourrait être différente de celle représentée à la figure 1, qui convient bien pour un moteur disposé suivant l'axe longitudinal du véhicule, comme représenté à la figure. L'invention s'applique également bien entendu à un véhicule équipé d'un moteur transversal, moyennant une adaptation convenable de la position du capteur, propre à permettre la détection d'efforts d'origine extérieure au moteur et transmis entre celui-ci et le châssis du véhicule. REVENDICATIONS 1. Procédé de détection de ratés d'allumage du mélange air/carburant d'alimentation d'un moteur à combustion interne propulsant un véhicule automobile, suivant lequel on surveille le comportement dynamique du moteur (1) et on déduit l'existence de tels ratés de la détection d'irrégularités dans ce comportement induites par ces ratés, caractérisé en ce qu'on capte des efforts transmis entre le moteur (1) et le châssis (2) du véhicule dans lequel il est installé, on compare l'amplitude de ces efforts à une valeur de seuil (A) prédéterminée, on déduit d'un dépassement de ce seuil l'application au moteur (1) de forces extérieures et on inhibe la détection (8) d'éventuels ratés d'allumage quand ces forces extérieures sont appliquées au moteur (1) alors que la charge de celui-ci est inférieure à une valeur de charge prédéterminée. 2. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'on inhibe la détection des ratés d'allumage pendant un intervalle de temps (At) prédéterminé compté à partir de l'instant de la détection d'un dépassement de la valeur de seuil (A) prédéterminée par l'amplitude des efforts transmis entre le moteur (1) et le châssis (2) du véhicule. 3. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on traite un signal délivré par un capteur (12) sensible aux efforts transmis, par filtrage passe-bas et redressement avant de comparer l'amplitude du signal traité à la valeur de seuil (A) prédéterminée. 4. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à la revendication 1, comprenant des moyens (8) de détection de ratés d'allumage et des moyens de mesure (9) de la charge du moteur, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de mesure (12) d'efforts transmis entre le moteur (1) et le châssis (2) du véhicule et des moyens (10) de traitement des signaux fournis par les moyens de mesure d'efforts (12) pour inhiber les moyens de détection (8) de ratés d'allumage quand l'amplitude des efforts transmis entre le moteur (1) et le châssis (2) depasse une valeur de seuil (A) prédéterminée alors que la charge mesurée du moteur est inférieure à une valeur de charge prédéterminée. 5. Dispositif conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de mesure (12) des efforts comprennent un capteur du groupe formé par : un capteur piézo-électrique, un accéléromètre, une jauge de contrainte. 6. Dispositif conforme à la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend un capteur piézo-électrique (12) monté entre le moteur (1) et le châssis (2), au niveau d'un bloc élastique (3) de montage du moteur (1) sur ce châssis (2). 7. Dispositif conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de mesure (9) de la charge du moteur sont sensibles au couple développé par celui-ci. 8. Dispositif conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de mesure (9) de la charge du moteur comprennent un capteur du groupe formé par un capteur de position d'un papillon des gaz du moteur et un capteur de la pression dans le collecteur d'admission du moteur. 9. Application du dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 4 à 8, à la commande de la coupure d'alimentation en carburant d'un cylindre d'un moteur à combustion interne, après détection d'au moins un raté d'allumage.