Brevet FR2720444A1 — publié le 19951201

" Installation pour réguler un moteur à combustion in- terne " Etat de la technique L'invention concerne une installation de régu- lation d'un moteur à combustion interne comprenant un arbre à cames et un vilebrequin dont on détermine en continu la position angulaire à l'aide d'un capteur fixe, une instal- lation d'exploitation qui détermine les positions angulai- res, les enregistre et les utilise pour réguler l'allumage et/ou l'injection, la détermination de la position angu- laire de l'arbre à cames ou du vilebrequin après la coupure de l'allumage se poursuivant jusqu'à l'arrêt, et la der- nière position angulaire obtenue étant enregistrée pour être utilisée lors d'un nouveau démarrage. Dans le cas de moteur à combustion interne à plusieurs cylindres comprenant un vilebrequin et un arbre à cames avec un appareil de commande qui calcule l'instant et la quantité de carburant à injecter dans chaque cylindre, il faut s'assurer que le carburant soit fourni aux diffé- rents cylindres au bon moment et suivant une quantité ap- propriée. Il faut également déclencher l'allumage au bon moment. Pour pouvoir calculer correctement, il faut connaître la position respective du vilebrequin ou de l'arbre à cames du moteur; c'est pourquoi il est usuel, comme cela est par exemple décrit dans le document P 42 30 616.7 de relier le vilebrequin et l'arbre à cames à un disque respectif dont la surface comporte au moins un repère; de plus, usuellement, le disque du vilebrequin comporte un grand nombre de repères identiques encore appe- lés incréments. Les deux disques qui tournent en synchronisme avec le vilebrequin ou l'arbre à cames sont détectés par des capteurs fixes, adaptés. A partir de la suite chronolo- gique des impulsions fournies par les capteurs, l'appareil de commande peut fournir une information précise de la po- sition du vilebrequin et de l'arbre à cames, et en déduire les signaux de commande nécessaires à l'allumage et/ou à l'injection. Comme la position angulaire précise du vilebre- quin et de l'arbre à cames n'existe pas en général immédia- tement après le démarrage de l'appareil de commande, et comme cela conduit à des retards de la montée en vitesse du moteur à combustion interne, il est proposé dans le docu- ment P 42 30 616.7 qu'après la coupure de l'allumage et de l'injection, on effectue une détection de fin de course et que, pendant la phase correspondante, l'appareil de com- mande exploite encore les signaux que lui fournissent les capteurs. Cette exploitation ne se termine que lorsque le vilebrequin ou l'arbre à cames s'arrête. Cette dernière po- sition ainsi obtenue pour les deux arbres est enregistrée dans une mémoire non volatile de l'appareil de commande; lors du nouveau démarrage du moteur à combustion interne, on utilise ces positions pour calculer le début de l'injection. Cette régulation connue d'un moteur à combus- tion interne à l'inconvénient qu'à côté du capteur associé au vilebrequin, il faut également un capteur associé à l'arbre à cames pour permettre une injection et un allumage séquentiels corrects pour les cylindres. Avantages de l'invention La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet une installation du type défini ci-dessus, caractérisée en ce que partant des valeurs enregistrées des positions angulaires, on admet une certaine phase et on déclenche de manière correspon- dante des injections et/ou des allumages sélectifs par cy- lindre, puis on vérifie la phase, et le cas échéant, on corrige et/ou on effectue une nouvelle synchronisation de la phase. L'installation, selon l'invention,de régula- tion d'un moteur à combustion interne offre l'avantage que, directement après la mise en marche du moteur à combustion interne, la position angulaire de l'arbre à cames ou du vi- lebrequin est connue par l'appareil de commande, c'est-à- dire est considérée comme connue, si bien que cet appareil peut commencer tout de suite par l'association correcte de l'injection suivant les cylindres; en outre, on a égale- ment en même temps un allumage correct en phase. Cela est rendu possible grâce à la position angulaire du vilebrequin et de l'arbre à cames, obtenue lorsque le moteur à combus- tion interne est allé jusqu'à l'arrêt; on a ainsi pu dé- terminer la phase et l'enregistrer; partant de cette phase enregistrée, on fixe la phase prévisible au moment du nou- veau démarrage. Comme le cas échéant on peut avoir un décalage de la phase pendant que le moteur à combustion interne est coupé, immédiatement après le démarrage du moteur à combus- tion interne, on exécute un algorithme de démarrage parti- culier qui permet de savoir si les valeurs mises en mémoire et qui ont été utilisées au démarrage pour calculer l'allumage et/ou l'injection, sont correctes ou s'il faut effectuer une nouvelle synchronisation pour la phase. Il est en particulier avantageux que le moteur à combustion interne n'utilise aucun détecteur de phase, propre car il reçoit au démarrage toutes les informations concernant la phase suivant des données mises en mémoire; toutes ces données ont été déterminées uniquement à partir des signaux de sortie du capteur associé au vilebrequin et ces informations ont été vérifiées directement après le dé- marrage pour être éventuellement corrigées. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention: - pour contrôler la phase admise ou pour dé- tecter la phase effective, au démarrage ou immédiatement après le démarrage du moteur à combustion interne, on ef- fectue les contrôles de plausibilité dont les résultats permettent de déceler une phase erronée; - on effectue le contrôle de plausibilité en exploitant la position de la première variation de vitesse de rotation rapportée à la position de la première injec- tion séquentielle et on considère qu'une phase erronée si l'intervalle entre la première injection et la première va- riation de vitesse de rotation ne correspond pas à l'intervalle de phase correct. - lorsqu'on dispose d'une phase, on commence par un allumage simple et, si celui-ci n'est pas suivi d'une augmentation de la vitesse de rotation dans le pre- mier cylindre injecté de manière séquentielle, on effectue une correction de la phase et/ou on passe en double allu- mage. Il est par exemple avantageux que l'algorithme de démarrage qui s'exécute immédiatement après le démar- rage, s'établisse, comme réaction du moteur en fonction du décalage déterminé de l'injection de l'allumage des varia- tions de vitesse de rotation. Dessins La présente invention est représentée de ma- nière plus détaillée sur les ci-joints dans lesquels:. - la figure 1 est un schéma d'ensemble du mon- tage de l'arbre à cames et du vilebrequin y compris des capteurs correspondants et de l'appareil de commande qui effectue les calculs nécessaires, - la figure 2 montre dans ses différentes par- ties a), b), les courbes pour la phase de démarrage avec une phase correcte et pour le cas d'une phase erronée. Description de l'exemple de réalisation La figure i montre à titre d'exemple les élé- ments d'un moteur à combustion interne nécessaires pour la description de l'invention. Il s'agit d'un disque de cap- teur (roue phonique) 10 solidaire en rotation du vilebre- quin 11 d'un moteur à combustion interne; à sa périphérie cette roue phonique comporte un grand nombre de repères an- gulaires 12 de même nature. En plus de ces repères angulai- res 12 de même nature, il y a également un repère de référence 13 qui est par exemple constitué par la suppres- sion de deux repères angulaires. Il est inutile de prévoir un second disque de capteur qui est relié à l'arbre à cames dans le cas d'un système équipé d'un capteur de phase et qui comporte un re- père créant, dans un capteur qui lui est associé, une im- pulsion pour fixer la position de la phase; en effet le procédé approprié de reconnaissance de phase en mode de dé- marrage ou en fonctionnement normal permet de déterminer également la position de l'arbre à cames. Ces procédés ex- ploitent la réaction du moteur à une injection séquentielle ou à une distribution d'allumage au repos avec un allumage séparé. A la figure 1, l'arbre à cames porte la référence 15; la référence 17 représente symboliquement la liaison entre l'arbre à cames et le vilebrequin. La roue phonique représentée à la figure 1 ne constitue qu'un exemple; d'autres modes de réalisation sont envisageables pour détecter la position angulaire. La roue phonique 10 est détectée par un capteur 18 par exemple un capteur inductif ou un capteur à effet Hall; les signaux créés par le passage des repères angu- laires au niveau du capteur, sont appliqués à l'appareil de commande 20 qui les traite de manière appropriée; par exemple chaque flanc d'un repère génère une impulsion. Ces impulsions ou la succession chronologique des impulsions sont traitées dans l'appareil de commande 20. L'appareil de commande 20 reçoit par différen- tes entrées, d'autres paramètres nécessaires à la coTmmande ou à la régulation du moteur à combustion interne; ces pa- ramètres sont mesurés par différents capteurs. Comme exem- ples de tels capteurs, on peut citer un capteur de température 21 qui mesure la température du moteur, un cap- teur de papillon d'étranglement 22 qui enregistre la posi- tion du papillon d'étranglement, un capteur de pression 23 qui mesure la pression dans la tubulure d'aspiration ou la pression dans un cylindre du moteur à combustion interne. En outre, l'entrée 24 reçoit un signal " fonctionnement de l'allumage " fourni à la fermeture du contacteur d'allumage par la borne KL15 de la serrure de démarreur. En sortie se trouve, l'appareil de commande 20 qui comprend des moyens de calcul et de mémoire non repré- sentés, ainsi qu'une mémoire permanente portant la réfé- rence 30, des signaux d'allumage et d'injection appliqués à des composants non référencés en détail du moteur à combus- tion interne. Ces signaux sont fournis par les sorties 26 et 27 de l'appareil de commande 20. Suivant les besoins, on peut prévoir d'autres capteurs fournissant des signaux à l'appareil de commande; cet appareil de commande 20 peut également fournir d'autres signaux nécessaires à la régulation du moteur à combustion interne. Il n'est pas non plus nécessaire d'utiliser tous les capteurs représentés. L'alimentation en tension de l'appareil de com- mande 20 se fait usuellement à l'aide d'une batterie 28; celle-ci est reliée à l'appareil de commande 20 par un com- mutateur 29 pendant le fonctionnement du moteur à combus- tion interne et pendant une phase de postfonctionnement, après la coupure du moteur. L'installation décrite à la figure 1 permet de détecter à tout moment la position des deux arbres 11, 15 pendant le fonctionnement du moteur à combustion interne. Comme on connaît l'association entre l'arbre à cames et le vilebrequin ainsi que l'association entre la position de l'arbre à cames et la position des différents cylindres, après détection du repère de référence, on peut faire une synchronisation et, une fois la synchronisation faite de manière connue, on peut commander ou réguler l'injection et l'allumage. Une telle régulation d'un moteur à combustion interne est par exemple décrite dans le document DE-OS 39 23 478 et ne sera pas détaillée ici. Cette installation décrite à la figure permet la détection de la position du moteur à combustion interne en fin de mouvement, pendant la phase dite de postfonction- nement. La phase de postfonctionnement fait suite au fonc- tionnement normal connu usuel du moteur à combustion interne. Pour la régulation des moteurs à combustion in- terne à quatre temps, qui n'utilisent pas de capteurs de phase c'est-àdire de capteurs déterminant la position de l'arbre à cames, on a la difficulté que le signal de repère de référence fourni par le capteur du vilebrequin peut avoir plusieurs significations car le vilebrequin tourne deux fois pendant que l'arbre à cames n'exécute qu'un seul tour. Pour obtenir néanmoins un signal qui correspond au signal de phase et élimine cette polyvalence du signal du repère de référence, on enregistre pendant le postfonction- nement, également la phase connue et, lorsqu'on remet en marche le moteur à combustion interne, on utilise de nou- veau cette phase en admettant tout d'abord qu'elle soit correcte. Ainsi à partir de ce signal de phase enregistré, au moment d'un nouveau démarrage, on commande une injection et/ou un allumage correct en phase. Pour la suite du fonc- tionnement, c'est-à-dire le fonctionnement normal, on dé- termine la phase en comptant les impulsions correspondantes. L'appareil de commande peut alors comman- der toutes les opérations dépendant de la phase, à partir de ce signal. Dans certaines conditions de départ, on ne dis- pose toutefois pas la position de fin de course du moteur à combustion interne et ainsi de l'information relative à la phase; cela est le cas lorsque la tension d'alimentation a été coupée entre-temps ou encore en cas de remise acciden- telle à l'état initial par l'appareil de commande ou lors- que le moteur cale. Il est également possible que la position de postfonctionnement, mise en mémoire, ne corres- ponde pas à la position de démarrage effective au cours du nouveau démarrage, par exemple lorsque le véhicule a été déplacé, le moteur étant arrêté avec une vitesse enclen- chée, ou encore lorsque le vilebrequin a été tourné en ate- lier, le moteur étant coupé. Dans le premier cas, l'appareil de commande re- connaît immédiatement l'absence de position de démarrage. Il passe alors par l'algorithme de démarrage décrit ci- après. Dans le second cas l'appareil de commande reconnaît, par un contrôle de plausibilité, que la position enregis- trée n'est pas correcte. Après synchronisation, cela est corrigé et traité alors avec le signal de phase correct, disponible. Pour l'algorithme de démarrage, après recon- naissance de la phase après le démarrage, la position de démarrage faisant défaut, ou après le démarrage en cas de position de démarrage erronée, on peut envisager plusieurs procédures. Dans des systèmes à distributeur rotatif d'allumage à haute tension ou à bobine à double fonction, la phase n'est pas critique et une phase tout d'abord choi- sie de manière erronée ne conduit pas à des états de fonc- tionnement inacceptables. Seule une injection séquentielle sera injectée avec une phase erronée. Dans ce cas, la syn- chronisation de phase peut se faire pendant ou après la phase de démarrage. Dans les systèmes qui ont un double allumage en phase de démarrage et une commutation sur l'allumage simple seulement après la détection de phase, la réaction du mo- teur à la suppression d'un allumage et/ou d'une injection peut se faire en fonctionnement. Pour des systèmes avec allumage simple et in- jection séquentielle, il est possible de reconnaître la phase au démarrage par l'association de la première injec- tion séquentielle à un certain cylindre et à la première combustion caractérisée par la première augmentation de vi- tesse de rotation, et par les doubles allumages. La figure 2 représente les grandeurs essentiel- les pour l'allumage et l'injection en fonction de l'angle aKW du vilebrequin; sous la référence a) on a représenté la période de démarrage avec une phase correcte, récupérée de la détection de postfonctionnement; sous la référence b) on a représenté le cas o on a pris en compte une phase erronée. Dans cette figure on a: St: position de démarrage BMN/tr:repères de déclenchement I:impulsions incrémentales Sy:synchronisation ZOT:point mort haut d'allumage LWOT:point mort haut de changement de charge 31: soupapes d'admission ouvertes 32: allumage 33: injection terminée 34: autre plage av: avance par rapport au point ZOT L#CLV: avance par rapport à ZOT non réalisé n>: variation de la vitesse de rotation n= constante: pas d'augmentation de la vitesse de rotation. Une autre possibilité pour effectuer une détec- tion de phase consiste à détecter les bruits de fermeture des soupapes ou de la combustion à l'aide d'un ou plusieurs détecteurs de cliquetis à exploiter les signaux fournis par ces détecteurs comme dans le procédé décrit par exemple dans le document DE-OS 40 02 228. Enfin, on peut également observer la réaction du moteur à combustion interne lorsque l'injection et l'allumage dans certains cylindres sont modifiés de manière intentionnelle, pour exploiter la variation de vitesse de rotation qui se produit. On peut alors détecter la phase si l'on exploite le travail fourni par le cylindre dans lequel il y a eu combustion du carburant injecté et le cylindre dans lequel il y a seulement eu un allumage sans injection préalable de carburant, c'est-àdire lorsqu'il n'y a pas eu de combustion. Ces détections possibles de la phase permet- tent de fixer une nouvelle phase après ou pendant le démar- rage et seulement lorsque la phase enregistrée est fausse ou fait défaut. R E V E N D I C A T IONS 1) Installation de régulation d'un moteur à combustion interne comprenant un arbre à cames et un vile- brequin dont on détermine en continu la position angulaire à l'aide d'un capteur fixe, une installation d'exploitation qui détermine les positions angulaires, les enregistre et les utilise pour réguler l'allumage et/ou l'injection, la détermination de la position angulaire de l'arbre à cames ou du vilebrequin après la coupure de l'allumage se pour- suivant jusqu'à l'arrêt, et la dernière position angulaire obtenue étant enregistrée pour être utilisée lors d'un nou- veau démarrage, caractérisée en ce que partant des valeurs enregistrées des positions angulaires, on admet une cer- taine phase et on déclenche de manière correspondante des injections et/ou des allumages sélectifs par cylindre, puis on vérifie la phase, et le cas échéant, on corrige et/ou on effectue une nouvelle synchronisation de la phase. 2) Installation pour réguler un moteur à com- bustion interne selon la revendication 1, caractérisée en ce que pour contrôler la phase admise ou pour détecter la phase effective, au démarrage ou immédiatement après le dé- marrage du moteur à combustion interne, on effectue les contrôles de plausibilité dont les résultats permettent de déceler une phase erronée. 3) Installation pour réguler un moteur à com- bustion interne selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'on effectue le contrôle de plausibilité en exploi- tant la position de la première variation de vitesse de ro- tation rapportée à la position de la première injection séquentielle et on considère qu'une phase erronée si l'intervalle entre la première injection et la première va- riation de vitesse de rotation ne correspond pas à l'intervalle de phase correct. 4) Installation pour réguler un moteur à com- bustion interne selon la revendication 3, caractérisée en ce que lorsqu'une phase a été considérée comme erronée on effectue des corrections. ) Installation pour réguler un moteur à com- bustion interne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que lorsqu'on dispose d'une phase, on commence par un allumage simple et, si celui-ci n'est pas suivi d'une augmentation de la vitesse de rotation dans le premier cylindre injecté de manière séquentielle, on effec- tue une correction de la phase et/ou on passe en double al- lumage. 6) Installation pour réguler un moteur à com- bustion interne selon la revendication 2, caractérisée en ce que les contrôles de plausibilité comprennent une compa- raison du signal du vilebrequin avec le signal d'au moins un capteur de déroulement de la combustion, notamment d'un capteur de pression dans la chambre de combustion ou d'un ou plusieurs capteurs de cliquetis, ou se rapportent aux réactions du moteur à combustion interne, à des suppres- sions d'allumage et/ou d'injection, ou exploitent des va- riations de rotation pour une injection et un allumage dans certains cylindres. 7) Installation pour réguler un moteur à com- bustion interne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'avant le contrôle de plausibilité avec double allumage et après la fin du contrôle de plausi- bilité, et après avoir définitivement reconnu la phase, on allume avec un allumage simple. 8) Installation pour réguler un moteur à com- bustion interne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'après la phase de démarrage et lors- que le contrôle de plausibilité est terminé, on active une injection de carburant séquentielle usuelle et/ou une régu- lation de cliquetis. 9) Installation pour réguler un moteur à com- bustion interne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est appliquée à des systèmes à distributeurs de haute tension fixes ou à des distributeurs de haute tension rotatifs, adaptés de manière correspon- dante, ou encore à des systèmes à double bobines d'allumage.