Brevet FR2738631A1 — publié le 19970314

La présente invention est relative à un procédé de détection des perturbations de couple répercutées sur un moteur à combustion inteme par les roues et/ou la transmission du véhicule, par exemple lors de conditions de roulage sur des routes dégrades, et son application à rinhibiffon de la détection des ratés de combustion pouvant survenir dans le moteur équipant ce véhicule. Afin de préserver rint6gritê des pots de échappement catalytiques qui équipent certains véhicules1 il est nécessaire de détecter roccurrence de ratés de combustion pouvant affecter les moteurs de ces véhicules. Pour ce faire, on connait différentes techniques, dont par exemple celle citée dans la demande française ne 2689934 consistant à détecter des variations de la vitesse instantanée de rotation du moteur. Cependant de tels procédés sont susceptibles d'être trompés, en particulier à faible charge et bas régime, par des perturbations de couple transmises au moteur par les roues ou le système de transmission du véhicule. occasionnant ainsi des variations de la vitesse de rotation et des détections de ratés de combustion erronées. On connaît de la technique antérieure1 et particulièrement de la demande française n" 2682718, un dispositif permettant de détecter des conditions de roulage susceptibles de produire de telles détections erronées. Un tel dispositif comporte un capteur d'effort placé entre le moteur et le châssis du véhicule pour détecter les mouvements du moteur occasionnés par des forces extérieures telles que rencontrées lors de la circulation sw route dégradée, par exemple. Cependant, un tel dispositif nécessite un capteur spécialisé, ce qui a pour effet d'augmenter le ooot du système et d'en diminuer la fiabilité.D'autres dispositifs font usage d'informations en provenance de systèmes étrangers à la gestion du moteur, tels que l'anti blocage de roues (ABS) par exemple. II faut alors que le véhicule en soit équipé, ce qui n'est pas toujours le cas. La présente invention a donc pour but de foumir un procédé de détection des perturbations de couple transmises à un moteur à combustion inteme, qui ne nécessite pas de capteur spécialisé et puisse être mis en oeuvre avec les seuls moyens à utilisés pour la détection des ratés de combustion. On atteint ces buts de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaîtront dans la suite de la présente description, au moyen d'un procédé de détection de perturbations de couple répercutées sur un moteur à combustion inteme par les roues et/ou la transmission du véhicule, caractérisé en ce que l'on détermine pour chaque cylindre une accélération angulaire du moteur dans une fenêtre centrée autour d'une position de référence pour laquelle le couple instantané foumi par le moteur est minimum, on calcule un indice de perturbation à partir de la variation d'accélération angulaire entre deux cylindres consécutifs, on compare cet indice à un seuil déterminé en fonction du couple moyen foumi par le motew, et on inhibe la détection de ratés d'allumage pendant une durée prédéterminée si l'indice est supérieur au seuil. Suivant une caractéristique importante de la présente invention, l'accélération angulaire est déterminée à partir de la différence de deux mesures temporelles ondant à des plages angulaires adjacentes, de valeur égale et situées de part et d'autre d'une position de référence, relevées sur une cible solidaire du vileixequin. Avantageusement, la position de référence est déterminée par une phase réglable par rapport au point mort haut du cylindre considéré. Selon l'invention, l'indice de perturbation est calculé selon la formule: où A est un factew de mise à l'échelle, MRRKj est un coefficient de correction dépendant de la géométrie de la cible, et T est la période de rotation du moteur. De plus, indice de perturbation est corrigé en effectuant la différence entre l'indice courant et l'indice calculé pour le même cylindre au cycle précédent, en ne retenant que les valeurs positives de ces indices. Suivant une autre caractéristique importante de la présente invention, le seuil est calculé à partir d'une estimation du couple moyen foumi par le moteur tirée de la pression régnant dans un collecteur d'admission de celui-ci, soit calculée selon la formule Sn = K x Pa + f(N), où K est une constante, a est la pression d'admission et f(N) est un terme correcteur fonction du régime de rotation N, soit tirée d'une table établie en fonction de la pression d'admission et du régime. D'autres caractéristiques et avantages du procédé suivant l'invention apparaitront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen des dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 représente un graphe temporel, pour un tour de vilebrequin, du signal foumi par un capteur associé à une cible solidaire du vilebrequin d'une part, et de révolution du couple moteur d'autre part - la figure 2 représente un graphe du couple moteur, dans les cas sans perturbation, en présence d'un raté de combustion et en présence de perturbations transmises par les roues au moteur, et - la figure 3 est un logigramme du procédé selon l'invention. L'invention est basée sur la remarque qu'un procédé de diagnostic des irrégularités de combustion basé sur l'observation de la vitesse instantanée de rotation du vilebrequin, tel que celui décrit dans la demande FR 2689934 précitée, est sensible aux variations brutales de celle-ci. De ce fait, si l'on observe des variations d'accélération à des instants prédéterminés du cycle moteur pendant lesquels rinfluence des combustions dans les cylindres est minime, on pourra alors attribuer ces variations à des causes étrangères à celles-ci, comme par exemple à des perturbations du couple résistant exercé par les roues ou la transmission du véhicule. On se réfère à la figure 1, où ona représenté en (A) lesignaldélivréparun capteur associé à une cible solidaire du vilebrequin du moteur. Cbssiquement, ce signal est un signal rectangulaire dont chaque créneau représente un angle détenus conespon à la largeur d'une dent de la cible et comporte des discontinuités 1 correspondant à une position de repère, par exemple une dent manquante sur la cible. Cette position de repère est oléacée par exemple à 90 degrés avant le point mort haut PMH 1 d'un cylindre et 270 degrés avant le point mort haut PMH1 du cylindre suivant dans l'ordre d'allumage, pour un moteur à 4 cylindres et à 4 temps. On a représenté en (B) un graphe du couple instantané délivré par le moteur. On définit pour chaque cylindre une position de référence notée Ref, décalée par rapport au point mort haut d'un angle q > et correspondant sensiblement à l'instant auquel le couple instantané est minimum.Bien entendu, le point de couple minimum pouvant varier avec les conditions de fonctionnement du moteur, cet angle de phase zip de la position de référence peut être variable et par exemple déterminé d'après une table établie lors de la mise au point du moteur, en fonction de paramètres tels que le régime et'ou la charge du motew. Centrée sur cette position de référence, on détermine une fenêtre angulaire W constituée de deux plages angulaires de valeur égale situées de part et d'autre de la position de référence. La valeur angulaire de ces plages, et donc de la fenêtre W est choisie de manière à ce que le travail foumi par le moteur pendant cette fenêtre soit minimal et le plus indépendant possible du travail de combustion.En théorie, seuls les quelques degrés précédant chaque PMH d'un moteur à 4 cylindres répondent à cette condition. Cependant, le choix est conditionné par la valeur minimale nécessaire des piges, compte tenu de la résolution angulaire du capteur et de la cible, pour obtenir des mesures temporelles fiables. Par exemple, on a pu choisir, dans une application particulière, des plages angulaires de 30e de part et d'autre de la position de référence. On mesure alors, en relation avec chaque PMH, la durée de rotation associée à chacune de ces plages angulaires, soit pour le PMH1, Ti-1 et pour le PMH1, T1 et T'1.En effectuant pour chaque PMH la différence de ces mesures, on obtient une valeur Aj = T1 -r, représentative de l'accélération de la rotation du vilebrequin à un moment où l'influence des perturbations extemes est prépondérante. On calcule alors un indice de perturbation instantané RRl(i) associé au cylindre i à partir de la différence entre cette accélération et celle mesurée pour le cYlindre précédent au moven de la formule: où A est un facteur de mise à l'échelle, MRRKi est un coefficient de correction dépendant de la géométrie de la cible, et T est la période de rotation du moteur. Le facteur de mise à l'échelle A est déterminé lors de la mise au point du moteur, en fonction des moments d'inertie de celui-ci et de la transmission afin de rendre l'indice de perturbation instantané RRl(i) homogène à une variation de couple. Le coefficient MRRK est obtenu par un procédé d'apprentissage décrit plus loin en relation avec la figure 3. On a remarqué que dans certaines conditions, par exemple lorsqu'un cylindre présente un défaut répétitif de combustion, une oscillation de la vitesse de rotation du moteur, synchrone au cycle, pouvait se produire et faire augmenter de façon critique la valeur de l'indice de perturbation instantané RRl(i). Ceci pourrait avoir pour effet, comme on le verra par la suite, d'inhiber la détection de ratés de combustion alors même que des ratés de combustion se produisent. Afin d'éviter ce phénomène, on corrige l'indice de perturbation en calculant la différence entre la valeur instantanée courante et la valeur de l'indice instantané pour le même cylindre au cycle précédent, en ne conservant que les valeurs positives de l'indice.Ceci conduit, pour un moteur à 4 cylindres, à l'expression d'un indice corrigé de perturbation RRI tel que: RRl = (RRl(i) + ïRRl(i)i) (RRl(i - 4) + lRRl(i - )I) (2) 2 2 On compare alors cet indice corrigé de perturbation RRI à un seuil Srr afin de déterminer si les fluctuations de couple générées par des forces extérieures sont susceptibles d'entrainer des détections de ratés de combustion erronées. On se réfère à la figure 2 pour expliquer plus avant la détermination de ce seuil. On a représenté sur cette figure un graphe du couple moteur M, tel qu'il se présente dans des conditions stabilisée de régime et de charge.Dans la partie repérée par la lettre a, le couple moteur n'est soumis à aucune perturbation et est donc sensiblement égal à un couple moyen Mm. Dans la partie repérée par la lettre b, on a montré l'influence d'un raté de combustion, raté qui est détecté, comme connu dans la technique antérieure, par le franchissement d'un seuil Smis déterminé par une table en fonction du régime et de la charge. Lorsque des perturbations dues à des forces extérieures, telles que celles rencontrées dans des conditions de roulage sur des routes défoncées, sont appliquées au moteur, le couple fluctue comme montré dans la zone repérée par la lettre c. On peut constater qu'en fonction de l'amplitude de ces fluctuations, le seuil de détection de raté pourrait être franchi et occasionner une détection erronée.On détermine donc une valeur maximale admissible de l'amplitude de ces fluctuations, qui sert de seuil Srr pour déterminer des conditions de perturbation susceptibles de conduire à des détections erronées. Ce seuil peut être avantageusement choisi comme une fraction de la différence entre le couple moyen Mm et le seuil de détection de raté Suis. Cependant, pour assurer une certaine indépendance entre les procédés de détection de raté et de détection de perturbation exteme, on peut définir le seuil Srr en fonction du couple moyen et du régime.Comme connu dans la technique antérieure, le couple moyen d'un moteur peut être estimé à partir de la pression qui règne dans le collecteur d'admission, ce qui conduit à une expression du seuil Srr telle que Srr = K x Pa +f(N) où K est une constante, P a est la pression d'admission et f(N) est un terme correcteur fonction du régime de rotation N. On peut également, pour des raisons de rapidité de calcul, tirer la valeur de Srr d'une table préparée lors de la mise au point du moteur, en fonction des valeurs de la pression d'admission Pa et du régime N. On va maintenant se référer à la figure 3 pour. détailler le déroulement complet du procédé selon l'invention. Après une étape d'initialisation, le processus qui va être décrit czaprès s'exécute pour chaque cylindre, déclenché par exemple par une interruption phasme par rapport au PMH. A l'étape SI, on affecte à l'indice i le numéro du cylindre considéré, et on mesure les durées Ti et ri définies plus haut. On calcule la différence Aj qui est stockée en mémoire, pour être réutilisée pour le cylindre suivant à l'étape S2.Dans cette seconde étape, on extrait de la mémoire la valeur de ~1 obtenue pour le cylindre précédent et le coefficient MRRKi qui sera détaillé plus loin en relation avec les étapes S3 et S8 à 510. On calcule ensuite l'indice de perturbation instantané RRl(i) associé au cylindre i par la formule (1). On passe ensuite à l'étape S3 où on exécute un test pour vérifier si les conditions nécessaires pour effectuer un apprentissage de la valeur du coefficient MRRKi sont remplies. On va ici développer brièvement la signification de ce coefficient. Comme on l'a vu plus haut en relation avec la figure 1, les mesures temporelles exploitées par le procédé sont obtenues à partir d'un signal délivré par un capteur placé en regard d'une cible. Les tolérances de réalisation et de montage de ces pièces peuvent induire des erreurs systématiques dans les mesures. On compense ces erreurs au moyen de ce coefficient MRRKi obtenu par apprentissage dans des conditions prédéterminées. On pourra se référer à la demande de brevet français n" 2 718 489 qui détaille un procédé utilisant un coefficient analogue.A l'étape S3, les conditions qui seront vérifiées pourraient être par exemple la présence d'une coupure d'injection de carburant en décélération, une température du liquide de refroidissement du moteur supérieure à un seuil prédéterminé, un régime moteur compris dans une plage prédéterminée et l'absence de détection de perturbation dans les cydes précédents. Si ces conditions sont vérifiées, on passe à l'étape S8 à laquelle le coefficient MRRKi est mis à jour par une moyenne pondérée de la variation d'accélération calculée au cours des étapes précédentes, rapportée à la période de rotation du moteur et de sa valeur précédente, selon la formule k x MRRKi + (i - k) x Ai T , où k est un coefficient de pondération T prédéterminé. On vérifie ensuite à l'étape S9 que le coefficient obtenu remplit certaines conditions de validité, par exemple qu'un nombre minimum d'itérations ont été exécutées, etlou qu'il est compris dans une fourchette de valeurs vraissemblables, puis on le mémorise, à l'étape 510 pour un emploi lors de l'étape S2 d'un cycle ultérieur. On peut à cette occasion remarquer que pour un moteur à 4 cylindres et à 4 temps, seuls deux coefficients MRRKi (i pair et impair) sont nécessaires, les plages angulaires de la cible étant identiques pour les cylindres pris deux à deux.On peut ainsi économiser de la mémoire et augmenter le nombre d'itérations effectuées pour l'apprentissage de ces coefficients.. A l'issue de l'étape SlO, le procédé s'interrompt pour être réactivé (étape S1) lors d'une interruption relative au cylindre suivant. Si les conditions d'apprentissage ne sont pas vérifiées à l'étape S3, on passe à l'étape S4 où l'on extrait de la mémoire l'indice de perturbation instantané RRl(i-4) relatif au même cylindre obtenu au cycle précédent et on calcule l'indice corrigé de perturbation RRI selon la formule (2). Puis, à l'étape S5, on détermine le seuil Sn en fonction des paramètres régime N et pression d'admission Pa, soit par calcul, soit par interpolation dans une table mémorisée, et on compare l'indice corrigé de perturbation RRI au seuil S, à l'étape S6.Si l'indice corrigé de perturbation RRI est supérieur au seuil Sinon passe à l'étape S7 où l'on déclenche l'inhibition de la détection de ratés de combustion pendant une durée TinhO prédéterminée. Ceci peut être réalisé par exemple en rechargeant un compteur Tinh régulièrement décrémenté, avec une valeur TinhO. Tant que la valeur du compteur n'est pas nulle, un indicateur d'inhibition est positionné à 1, indicateur que le programme de détection de raté de combustion teste à chaque passage. La durée d'inhibition est déterminée en fonction de l'inertie de l'ensemble moteur, transmission et train roulant par des essais de mise au point. Pour des applications courantes, on a par exemple déterminé des valeurs TinhO de 300 à 500 millisecondes. A l'issue de l'étape S7, ou si le test de l'étape S6 est négatif, le procédé s'interrompt pour être réactivé (étape S1) lors d'une interruption relative au cylindre suivant. On a ainsi exposé un procédé permettant de détecter les perturbations de couple répercutées sur un moteur à combustion inteme par les roues etlou la transmission du véhicule et d'inhiber dans ce cas la détection des ratés de combustion. Ce procédé peut être mis en oeuvre, comme précisé dans le préambule, par un programme incorporé dans un calculateur de gestion du fonctionnement d'un moteur à combustion inteme, sans faire appel à des capteurs supplémentaires ou à des informations provenant d'autres sources. En effet, les calculateurs actuels comportent les moyens de calcul et de mémoire suffisants, et sont couramment associés à des capteurs permettant des mesures temporelles de plages angulaires, de régime de rotation ou de pression d'admission aux fins de gestion de l'allumage ou de l'injection de carburant des moteurs à combustion inteme. REVENDICATIONS 1. Procédé de détection de perturbations de couple répercutées sur un moteur à combustion inteme par les roues et'ou la transmission du véhicule, caractérisé en ce que: on détermine pour chaque cylindre une accélération angulaire du moteur dans une fenêtre angulaire (W) pour laquelle le travail foumi par le moteur est minimum, on calcule un indice de perturbation (RRl(i); RRI) à partir de la variation d'accélération angulaire entre deux cylindres consécutifs, on compare cet indice à un seuil (Sr,) déterminé en fonction du couple moyen foumi par le moteur, . on inhibe la détection de ratés d'allumage pendant une durée prédéterminée si l'indice est supérieur au seuil. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'accélération angulaire est déterminée à partir de la différence (ai) de deux mesures temporelles (Tj; Tj) correspondant à des plages angulaires adjacentes, de valeur égale et situées de part et d'autre d'une position de référence (Ref), relevées sur une cible solidaire du vilebrequin. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la position de référence est déterminée par une phase (cp) réglable par rapport au point mort haut (PMHi) du cylindre considéré. 4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l'indice de perturbation est calculé selon la formule: où A est un facteur de mise à l'échelle, MRRKj est un coefficient de correction dépendant de la géométrie de la cible, et T est la période de rotation du moteur. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'indice de perturbation (RRI) est en outre corrigé en effectuant la différence entre l'indice courant (RRl(i)) et l'indice calculé pour le même cylindre au cycle précédent (RRl(i4)), en ne retenant que les valeurs positives de ces indices. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le seuil (sur) est calculé à partir d'une estimation du couple moyen Mm foumi par le moteur tirée de la pression (Pa) régnant dans un collecteur d'admission du moteur. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la valeur du seuil est calculée selon la formule Srr = K x Pa + f(N), où K est une constante, a est la pression d'admission et f(N) est un terme correcteur fonction du régime de rotation N. 8. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la valeur du seuil est tirée d'une table établie en fonction de la pression d'admission et du régime.