Brevet FR2725242A1 — publié le 19960405

" Dispositif pour détecter le retour en arrière d'une pièce tournante d'un moteur à combustion interne " Etat de la technique L'invention concerne un dispositif pour détecter le retour en arrière d'une pièce tournante d'un moteur à combustion interne avec un enregistreur qui palpe la pièce tournante, qui présente au moins un repère angulaire et lors du défilement du repère angulaire délivre au moins une impulsion et avec un dispositif d'exploitation auquel sont envoyés le signal de sortie de l'enregistreur ainsi que d'autres signaux dépendants de l'état de fonctionnement du moteur à combustion interne, les intervalles de temps entre les impulsions du signal de l'enregistreur étant déterminés dans le dispositif d'exploitation. Dans le cas de moteurs à combustion interne à plusieurs cylindres avec une injection réglée de façon électronique on calcule habituellement dans l'appareil de commande quand et combien de carburant doit être injecté dans tel ou tel cylindre. Pour que ces calculs puissent se dérouler d'une manière correcte, on doit pouvoir connaître la position respective de l'arbre de vilebrequin ou de l'arbre à cames du moteur à combustion interne. Il est en conséquence habituel, et on l'a décrit par exemple dans le document EP-0 017 933, que l'arbre de vilebrequin ou l'ar- bre à cames soit relié à un disque sur la surface duquel on a mis au moins un trait de repère, une multiplicité de re- pères du même type, qu'on appelle aussi des incréments, étant ajoutés sur le disque de l'arbre du vilebrequin. Ces deux disques qui tournent sont palpés par des enregistreurs fixes ajustés et, à partir de la série des impulsions déli- vrées par les enregistreurs, on obtient dans l'appareil de commande une indication univoque sur la position de l'arbre du vilebrequin ou de l'arbre à cames et on forme dans l'ap- pareil de commande des signaux correspondants de commande pour l'injection ou l'allumage. Pour avoir l'assurance que l'on a la position correcte de l'arbre du vilebrequin ou de l'arbre à cames, on doit effectuer une synchronisation après le démarrage du moteur à combustion interne. Ceci a lieu en partant de la détection du trait de repère. Pendant le fonctionnement du moteur à combustion interne on déclenche habituellement par un appareil de commande, dans le cas o le moteur tourne en dessous d'une vitesse de rotation minimale, une remise à zéro qui conduit alors à une nouvelle synchronisation. Dans des circonstances défavorables, par exemple quand le moteur à combustion interne s'étrangle, il peut se produire un retour en arrière du moteur. La plupart du temps on ne détecte pas, dans le cas d'un tel retour en ar- rière du moteur, un tel sous-dépassement de la vitesse de rotation minimale. Il s'ensuit alors normalement, lors du point de synchronisation suivant, une remise à zéro, car un défaut de synchronisation est détecté par l'appareil de commande. Si un sous- dépassement de la vitesse de rotation minimale est détecté au point de rotation en arrière, il se produit habituellement tout de suite une remise à zéro. Dans les deux cas il s'effectue toutefois tout de suite à nouveau une nouvelle synchronisation après la remise à zéro réussie et, comme la rotation en arrière n'est pas détec- tée, on commence à procéder à l'injection et à l'allumage alors que le moteur tourne en arrière. Ces allumages ont alors lieu à un instant erroné, car l'appareil de commande part du principe que le moteur tourne dans le bon sens et en outre, alors que la distribution de l'allumage est au repos, des allumages ont lieu même dans les mauvais cylin- dres. Dans ce cas les gaz d'échappement ainsi qu'un mé- lange d'air et de carburant imbrûlé sont refoulés dans le tuyau d'admission du moteur à combustion interne. Dans les cas défavorables des combustions peuvent conduire à une ac- célération du moteur en sens inverse ou des combustions peuvent se poursuivre jusque dans le tuyau d'admission. Ce risque est connu sous le nom de claquement du tuyau d'ad- mission. De telles combustions peuvent causer des destruc- tions dans le tuyau d'admission du moteur à combustion interne en raison des augmentations de pression qui se pro- duisent. Avantages de 1 'invention Le dispositif selon l'invention, qui sert à dé- tecter la rotation en arrière d'une pièce tournante d'un moteur à combustion interne est caractérisé en ce que lors du dépassement d'une valeur que l'on peut prédéfinir entre deux impulsions on suppose qu'il y a une rotation en ar- rière, et en ce qu'après avoir été sûr de la rotation en arrière du moteur à combustion interne, on détecte un étranglement et l'on supprime la délivrance d'autres injec- tions et/ou allumages jusqu'à ce qu' ait lieu une nouvelle synchronisation du système après l'écoulement d'un temps que l'on peut prédéfinir. Le dispositif selon l'invention a l'avantage que la rotation en arrière du moteur à combustion interne et en particulier la rotation en arrière qui se produit par suite de l'étranglement du moteur, sont détectées de façon fiable et que des mesures appropriées sont prises, de telle sorte que lors d'une rotation en arrière, il ne se produit pas d'états de fonctionnement indésirables. On obtient cet avantage en détectant ou en supposant une rotation en ar- rière dans le cas d'un moteur à combustion interne, avec une roue de détecteur, reliée à l'arbre de vilebrequin ou à l'arbre à cames, qui est palpée par un enregistreur, quand les intervalles entre les impulsions délivrées par l'enre- gistreur deviennent trop longues. L'appareil de commande détecte aussitôt l'étranglement du moteur à combustion in- terne alors que le moteur à combustion interne se trouve dans la phase de démarrage et que le démarreur est enclen- ché. Si par contre le moteur à combustion interne se trouve en phase de démarrage et si l'appareil de commande détecte que le démarreur n'est pas enclenché, on suppose également qu'il y a une rotation en arrière du moteur à combustion interne et on détecte l'étranglement du moteur. Si l'étranglement est détecté, on empêche d'au- tres injections et d'autres allumages jusqu'à ce qu'on soit sûr que le moteur à combustion interne tournant en arrière est arrivé à l'arrêt. Suivant d'autres caractéristiques de l'invention - la détection du fait que le moteur à combustion interne se trouve dans la phase de démarrage et ou du fait que le démarreur est enclenché a lieu en exploitant l'évo- lution de la tension du réseau électrique de bord ou de la batterie; - la commande du démarreur par l'unité d'exploi- tation est exploitée pour servir à détecter le démarrage; - l'unité d'exploitation délivre des signaux de commande pour le démarreur et exploite ces signaux de com- mande en relation avec la détection d'un étranglement; - on détecte la vitesse de rotation de la pièce tournante et l'on utilise la vitesse de rotation dans le dernier segment et/ou dans le segment suivant et en ce que lors du dépassement d'une vitesse de rotation définie on libère immédiatement la nouvelle synchronisation; - l'unité d'exploitation est l'appareil de com- mande du moteur à combustion interne; - la suppression de la délivrance des impulsions d'allumage et/ou d'injection est effectuée jusqu'à ce qu'un laps de temps que l'on peut prédéfinir se soit écoulé, ce laps de temps étant choisi de telle façon que l'on s'at- tende à un arrêt du moteur à l'intérieur de ce laps de temps après l'étranglement du moteur à combustion interne. Dans le cas de moteurs à combustion interne avec une roue de détecteur d'incréments qui est reliée à l'arbre du vilebrequin ou à l'arbre à cames et qui présente un ou plusieurs traits de repère, les intervalles de temps entre les incréments qui se suivent sont exploités pour détecter l'étranglement du moteur. Ceci conduit à une détection par- ticulièrement rapide, car l'intervalle de temps entre deux incréments est court. Dans le cas de roues de détecteurs encore plus coûteuses, qui présentent sur leur surface une suite défi- nie de segments hauts et bas de grandeurs différentes, ou dans le cas de systèmes avec des roues de détecteurs sur l'arbre de vilebrequin ou sur l'arbre à cames, on peut dé- tecter la fin de la rotation en arrière quand il se produit une suite définie de longueurs d'impulsions différentes. Le contrôle servant à savoir s'il y a un point de rotation en arrière, peut avoir lieu d'une manière avantageuse aussi à l'aide d'un détecteur absolu qui délivre un signal caracté- ristique pour chaque position angulaire. Pour détecter le démarrage, on exploite dans l'unité d'exploitation l'excitation du démarreur qui peut être effectuée par exemple aussi par l'unité d'exploitation elle-même. La détection du démarrage peut également avoir lieu de façon avantageuse par exploitation de l'évolution de la tension de la batterie après branchement de la clé de contact et du démarreur. D'une manière avantageuse, on peut déterminer de façon continue la vitesse de rotation du moteur à combus- tion interne et en plus, pour détecter l'étranglement en partant de la vitesse de rotation, on peut libérer immédia- tement la nouvelle synchronisation dans le dernier segment et/ou dans le segment suivant. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté sur les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 montre selon une vue grossière les éléments essentiels qui sont nécessaires pour détecter la rotation en arrière d'une pièce tournante d'un moteur à combustion interne ou pour détecter l'étranglement et pour influencer à partir de là le moteur à combustion interne; - la figure 2 représente le chronogramme des si- gnaux obtenus pour le système de détecteurs de la figure 1; - la figure 3 représente le diagramme fonctionnel et, - la figure 4 représente l'évolution du signal dans le cas d'un autre système de détecteurs. Une disposition analogue à celle représentée à la figure 1 est déjà contenue dans la demande de brevet alle- mande DE-P-41 41 713 et est décrite plus en détail dans ce document en liaison avec une détection de cylindre. Sur la figure 1,la référence numérique 10 désigne un disque de détecteur, qui est relié de façon rigide à l'arbre de vilebrequin 11 d'un moteur à combustion interne et qui présente sur son pourtour une multiplicité de traits de repères du même type 12. Un trait de repère 13 est formé par deux marques angulaires manquantes. Un deuxième disque de détecteur 14 est relié à l'arbre à cames 15 du moteur à combustion interne et pré- sente sur son pourtour des marques angulaires de longueurs différentes, les plus courtes étant désignées par la réfé- rence 17 et les plus longues par la référence 16, le nombre de ces repères angulaires étant choisi de telle façon qu'il corresponde exactement au nombre n des cylindres du moteur à combustion interne. Entre les repères angulaires 16, 17, on a des intervalles dont les plus longs sont désignés par 18 et les plus courts par 19. Les deux disques de détecteurs 10, 14 sont palpés par des enregistreurs 20, 21; les signaux Si, S2, produits lors du défilement des repères angulaires dans les enregis- treurs, sont envoyés à l'appareil de commande 22 qui cons- titue le dispositif d'exploitation, et y sont retraités. L'appareil de commande 22 reçoit, par l'intermédiaires d'entrées correspondantes d'autres grandeurs d'entrée né- cessaires à la commande du moteur à combustion interne, par exemple un signal 23 de "branchement de l'allumage", un si- gnal, de charge, qui caractérise la charge du moteur à com- bustion interne et qui provient d'un détecteur de charge 24, ainsi qu'un signal de température qui provient d'un dé- tecteur de température 25. On a désigné par la référence 26 le contact d'allumage. Par l'intermédiaire d'une autre en- trée, on envoie un signal qui permet de détecter si le dé- marreur du moteur à combustion interne est enclenché. Du côté de la sortie l'appareil de commande 22 fournit des signaux pour l'allumage et pour l'injection de composants non désignés plus en détail du moteur à combus- tion interne. On a désigné par les références numériques 28 et 29 les sorties de l'appareil de commande. L'appareil de commande 22 comprend un circuit d'entrée ainsi qu'un cir- cuit de sortie 30, 31, une unité centrale de processeur 32 ainsi qu'une mémoire 33. Les programmes nécessaires sont déposés dans des mémoires de l'appareil de commande 22. L'exemple de réalisation représenté à la figure 1 constitue un système coûteux. Dans une version simple on a uniquement besoin d'un disque de détecteur, avec au moins un repère sur la surface, qui est palpée par un enregis- treur dont le signal de sortie est exploité dans le dispo- sitif d'exploitation. On a représenté à la figure 2 le chronogramme des signaux obtenus pour le système de détecteurs selon la fi- gure 1. Dans ce cas on a montré pour le signal Si, à titre d'exemple, entre quels flancs de signaux sont effectuées les mesures de temps. Si l'on a à exploiter comme trait de repère une roue d'incréments avec un manque, on doit avoir par ailleurs l'assurance que l'apparition du trait de re- père ne conduise pas par erreur à la détection d'une rota- tion en arrière. On a en conséquence à choisir plus grand, de façon adéquate l'intervalle de temps qui déclenche une telle détection, à l'endroit o se produit le manque, de telle sorte que même en cas de défilement du trait de re- père sur l'enregistreur et de l'intervalle de temps plus long qui en résulte entre des flancs de repères angulaires de même type, il ne se produise encore pas de détection par erreur d'une rotation en arrière. On a désigné par la réfé- rence numérique S13 le signal au trait de repère. La figure 4 montre l'évolution du signal dans le cas d'un autre système de détecteurs, dans le cas d'un mo- teur à combustion interne. Dans ce cas on a porté sur la figure 4a les impulsions causées par les repères angulaires de même type. Après le manque on déclenche le premier re- père de déclenchement BMN/tr=l qui est suivi par d'autres à la distance d'un segment. Sur la figure 4b on a représenté l'évolution du signal dans le cas d'un autre disque spécial de détecteur. On donnera dans ce qui suit d'autres détails. On va maintenant expliquer, à partir du diagramme fonctionnel représenté à la figure 3, comment ont lieu la détection proprement dite d'une rotation en arrière ainsi que la détection de l'étranglement. A la séquence S1 on met en mémoire les temps con- sécutifs tn=tO, t2 et à la séquence S2 on effectue la com- paraison avec une valeur limite, déterminée auparavant, tg. Si le temps n'est pas supérieur à la valeur limite le dé- roulement du programme commence à nouveau pour le temps suivant. Si par contre le temps entre deux impulsions dé- passe la valeur limite, tg on suppose à la séquence S3 qu'une rotation en arrière a eu lieu et on vérifie à la sé- quence S4 si le moteur à combustion interne se trouve en phase de démarrage. S'il ressort du contrôle à la séquence S4 que le moteur à combustion interne ne se trouve pas en phase de démarrage on vérifie à la séquence S5 que le moteur a calé. Si par contre, dans la séquence S4, le contrôle du démar- reur montre que le moteur est en phase de démarrage, on vé- rifie à la séquence S6 si le démarreur est enclenché. Si c'est le cas, on rejette à la séquence S7 la détection d'une rotation en arrière supposée à la séquence S3 et on met en mémoire à la séquence Sl le temps suivant entre deux impulsions. S'il apparaît par contre à la séquence S6 que le démarreur n'est pas enclenché, on détecte à la séquence S8 l'étranglement du moteur à combustion interne et on sup- prime, de même qu'après la détection de l'étranglement à la séquence S5, à la séquence S9 l'allumage ainsi que l'injec- tion qui s'ensuivent. Les allumages ou les injections sont supprimés jusqu'à ce que l'on détecte à la séquence S10 qu'il s'est écoulé un temps plus grand qu'un temps prédéfini ts. Dans ce cas on choisit le temps ts de telle façon qu'à l'inté- rieur de ce temps le moteur à combustion interne en cas d'étranglement arrive à s'arrêter de façon sûre. Si à la séquence S10 on détecte que ce temps est dépassé, on effectue à la séquence Sll un retour à l'état initial avec ensuite une synchronisation dès que l'on dis- pose pour l'appareil de commande des informations nécessai- res à la nouvelle synchronisation, c'est-à-dire de la dé- tection du trait de repère. Le procédé que l'on vient de décrire peut rece- voir des variantes ou être complété pour quelques séquen- ces. C'est ainsi par exemple qu'il est possible de remplacer la séquence S6 au cours de laquelle on vérifie si le démarreur est enclenché, par un contrôle de l'évolution de la tension de la batterie, contrôle à partir duquel on peut détecter l'actionnement du démarreur lorsqu'il sur- vient une chute. de tension caractéristique. La détection du déclenchement du démarreur peut être aussi effectuée alors que la tension de la batterie, qui a été détectée peu après l'actionnement de la clé de contact (KL15), se trouve d'un montant défini au-dessus de la tension de la batterie qui a été détectée lors de la survenance du point supposé de ro- tation en arrière. Comme on détermine sans problème la vitesse de rotation à partir des différents intervalles de temps entre les différentes impulsions, on peut en plus utiliser, pour détecter l'étranglement, la vitesse de rotation dans le dernier segment et/ou dans le segment suivant et, lors du dépassement d'une vitesse de rotation définie, on peut aus- sitôt libérer la nouvelle synchronisation, sans être obligé d'effectuer le contrôle qui est nécessaire selon la sé- quence S10, pour savoir si un temps déterminé s'est écoulé. Un autre complément est possible, quand a lieu le débranchement de l'allumage et de l'injection en détectant l'étranglement et quand au point suivant de synchronisation il ne se produit pas de défaut de synchronisation ou quand on détecte une suite définie de segments hauts et bas de grandeurs différentes au moyen d'une autre roue de détec- teur existante, qui par exemple tourne en synchronisme avec l'arbre à cames et libère à nouveau l'allumage et l'injec- tion. ]1 Un contrôle pour savoir si l'on a effectivement détecté un point de rotation en arrière, peut aussi avoir lieu à l'aide d'un détecteur absolu, une position angulaire univoque et correcte pouvant être détectée à l'aide d'un tel détecteur, car le détecteur absolu fournit des informa- tions qui sont univoques pour chaque position angulaire. Dans le cas d'un moteur à combustion interne avec un système de détecteurs qui délivre la série des impul- sions représentée à la figure 4, on peut déterminer à par- tir de la suite dans le temps ou à partir de la position, convertie en un angle, d'impulsions ou de flancs d'impul- sions spéciaux, si le moteur tourne en avant ou en arrière. Si le moteur tourne en avant, le repère de dé- clenchement tr 1, 2, 3; etc fait suite au repère de réfé- rence (signal S13). L'intervalle entre chaque repère de déclenchement et le flanc de retour X du signal selon la figure 4b atteint toujours Wn = 69 d'angle de villebre- quin. Si le moteur tourne en arrière les repères de dé- clenchement selon la figure 4c sont mis dans le mauvais sens. L'intervalle entre chaque repère de déclenchement et le flanc négatif suivant Y du signal selon la figure 4b n'est pas alors de 69 d'angle de villebrequin, mais de 36 d'angle de villebrequin ou de 42 d'angle de villebrequin. On peut mesurer cela, ce qui permet de déterminer le sens de rotation. R E V E N D I C A T IONS 1) Dispositif pour détecter la rotation en ar- rière d'une pièce tournante d'un moteur à combustion in- terne, avec un enregistreur (20, 21) qui palpe la pièce tournante (10,14), qui présente au moins un repère angu- laire (16, 17) et, lors du défilement du repère angulaire délivre au moins une impulsion et avec un dispositif d'ex- ploitation (22) auquel sont envoyés le signal de sortie de l'enregistreur ainsi que d'autres signaux dépendant de l'état de fonctionnement du moteur à combustion interne, les intervalles de temps entre les impulsions du signal de l'enregistreur étant déterminés dans le dispositif d'ex- ploitation (22) dispositif pour détecter la rotation en ar- rière d'une pièce tournante d'un moteur à combustion interne caractérisé en ce que lors du dépassement d'une va- leur que l'on peut prédéfinir entre deux impulsions on sup- pose qu'il y a une rotation en arrière, et en ce qu'après avoir été sûr de la rotation en arrière du moteur à combus- tion interne, on détecte un étranglement et l'on supprime la délivrance d'autres injections et/ou allumages jusqu'à ce qu'après l'écoulement d'un temps que l'on peut prédéfi- nir ait lieu une nouvelle synchronisation du système. 2) Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que dans le dispositif d'exploitation (22) on effectue en plus une détection du démarrage, en exploitant un signal correspondant, indiquant l'actionnement du démar- reur, et en ce que la détection de l'étranglement du moteur à combustion interne est interdite quand le démarreur en enclenché. 3) Dispositif selon la revendication 1 ou 2, ca- ractérisé en ce que la détection du fait que le moteur à combustion interne se trouve dans la phase de démarrage et ou du fait que le démarreur est enclenché, a lieu en ex- ploitant l'évolution de la tension du réseau électrique de bord ou de la batterie. 4) Dispositif selon l'une des revendications pré- cédentes caractérisé en ce que la commande du démarreur par l'unité d'exploitation est exploitée pour servir à détecter le démarrage. 5) Dispositif selon la revendication 4, caracté- risé en ce que l'unité d'exploitation délivre des signaux de commande pour le démarreur et exploite ces signaux de commande en relation avec la détection d'un étranglement. 6) Dispositif selon l'une des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce qu'en plus de la détection d'un étranglement on détecte la vitesse de rotation de la pièce tournante et l'on utilise la vitesse de rotation dans le dernier segment et/ou dans le segment suivant et en ce que lors du dépassement d'une vitesse de rotation définie on libère immédiatement la nouvelle synchronisation. 7) Dispositif selon l'une des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que l'unité d'exploitation est l'appareil de commande du moteur à combustion interne. 8) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la suppression de la délivrance des impulsions d'allumage et/ou d'injection est effectuée jusqu'à ce qu'un laps de temps que l'on peut prédéfinir se soit écoulé, ce laps de temps étant choisi de telle façon que l'on s'attende à un arrêt du moteur à l'intérieur de ce laps de temps après l'étranglement du moteur à combustion interne. 9) Dispositif selon l'une des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que la nouvelle synchronisation a lieu dès que l'on a détecté, à l'aide du dispositif d'ex- ploitation qu'il n'y a plus d'erreur de synchronisation. ) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, lors de la détection d'un point de rotation en arrière, on contrôle en plus à l'aide d'un détecteur absolu, qui délivre un signal carac- térisant de façon univoque la position angulaire, si le mo- teur à combustion interne tourne effectivement en arrière. 11) Dispositif selon la revendication 9, caracté- risé en ce que l'on détecte le fait qu'un moteur à combus- tion interne ne tourne pas en arrière quand il se produit une suite de signaux différents haut et bas, délivrés par un deuxième enregistreur correspondant. 12) Dispositif selon la revendication 9, caracté- risé en ce que l'on détecte qu'un moteur à combustion in- lO terne ne tourne pas en arrière grâce à une position définie des flancs équidistants du signal d'un second enregistreur, par rapport aux signaux de référence du premier enregis- treur.