Brevet FR2805863A1 — publié le 20010907

La présente invention concerne un procédé de détection de ratés d'allumage dans des moteurs à combustion interne à plusieurs cylindres, selon lequel, à chaque tour du vilebrequin, on détermine des valeurs d'irrégularité de fonctionnement pour chacun des cylindres du moteur en mesu- rant séparément des durées de segments, ces durées de seg- ments comportant les durées correspondant au mouvement du piston dans chaque cylindre mesuré, et à une plage angu- laire de segment de cercle parcourue par le vilebrequin; sur la base des valeurs d'irrégularité de fonctionnement et/ou des valeurs d'irrégularité de fonctionnement fil- trées, on détecte les ratés de combustion, et sur la base des valeurs d'irrégularité de fonctionnement filtrées, une unité d'exploitation calcule des coefficients d'équilibrage ou de correction individuels à chaque cylindre pour in- fluencer les durées d'injection ou les instants d'allumage des différents cylindres. Etat de la technique Les procédés de détection des ratés d'allumage sont utilisés dans les moteurs à essence d'une part pour détecter un fonctionnement irrégulier du moteur provoqué par exemple par le dépôt de coke sur les soupapes ou dans le cas de moteurs à injection directe, par la dispersion de qualité des caractéristiques des injecteurs et de minimiser par des dispositifs de régulation appropriés; d'autre part, cette détection est utilisée surtout pour éviter la détérioration de la qualité des gaz d'échappement liée aux ratés d'allumage et pour protéger le catalyseur du système d'échappement. De tels procédés utilisent le fait qu'un raté d'allumage dans un cylindre de moteur à combustion interne produit des modifications caractéristiques de la courbe du couple fourni par le moteur par rapport au fonctionnement normal. En comparant la courbe du couple, on peut ainsi distinguer entre le fonctionnement normal du moteur sans ratés et le fonctionnement avec ratés. Dans le fonctionne- ment avec ratés dans un ou plusieurs cylindres, la partici- pation à la courbe du couple global du moteur est plus faible et ce défaut de participation peut se déterminer par la saisie du couple réel fourni par les cylindres en ex- ploitant le chronogramme du régime du vilebrequin ou de l'arbre à cames. Selon le procédé défini ci-dessus, il y a une certaine plage de mouvement de piston de chaque cylindre à laquelle est associée une plage de vilebrequin appelée seg- ment. Les segments appartenant à chaque cylindre sont réalisés par exemple par des repères portés par une roue phonique couplée au vilebrequin. La durée d'un segment, c'est-à-dire le temps nécessaire au vilebrequin pour par- courir la plage angulaire correspondant aux segments, dé- pend principalement de l'énergie transformée dans le cycle du moteur à combustion interne. Du fait de leur défaut de participation au couple fourni, les ratés aboutissent à une augmentation de la durée du segment, détectée de manière synchrone à l'allumage et cette augmentation se détermine pour chaque cylindre par la détection des repères de la roue phonique à l'aide d'un capteur approprié. Plus le mo- teur tourne régulièrement et plus faibles seront les diffé- rences entre les durées de segments des différents cylindres. Selon un procédé déjà connu de l'état de la technique par exemple selon le document DE-OS 4138765, à partir de la différence des durées des segments, on calcule une mesure de l'irrégularité de fonctionnement du moteur; on compense par le calcul des conditions limites supplémen- taires telles que par exemple la montée du régime moteur en cas d'accélération du véhicule. La valeur de l'irrégularité de fonctionnement ainsi calculée pour chaque allumage est comparée dans une étape suivante, de manière synchrone à l'allumage, à une valeur de seuil dans une comparaison de valeur de consigne. Si la valeur de l'irrégularité de fonc- tionnement ainsi obtenue dépasse le seuil dépendant le cas échéant de paramètres de fonctionnement tels que la charge et le régime, la situation est exploitée comme un raté d'allumage dans le cylindre concerné. Lorsque des ratés sont détectés, en cas de dépassement d'un certain taux de ratés, un voyant approprié signale cette irrégularité de fonctionnement. En variante dans une autre étape de procédé, après détection du fonctionnement avec ratés, on uniformise les cylindres. Pour cela, on forme pour chaque cylindre dans une unité d'exploitation, des coefficients d'uniformité ou de correction à l'aide desquels, on peut influencer la durée d'injection ou le temps d'injection des différents cylindres concernés chacun par des ratés. C'est ainsi que par exemple un déplacement du point d'allumage permet d'éliminer la combustion incomplète du mélange ga- zeux dans un cylindre, si bien que ce dernier peut de nou- veau fournir sa participation complète au couple global du moteur à combustion interne. De plus, en influençant les instants d'injection et leur durée, on peut compenser les différences de comportement d'injection des différents in- jecteurs. Les explications données ci-dessus montrent clairement qu'une détection fiable des ratés d'allumage est un élément décisif pour respecter la réglementation et dé- celer les défauts d'un moteur. La détection dépend entre autres principalement de la comparaison des valeurs de con- signe entre les valeurs d'irrégularité de fonctionnement obtenues et le seuil prédéfini. Selon ce seuil prédéfini, on aura une détection fiable des ratés ou encore certains ratés ne seront pas décelés. La fixation des seuils est particulièrement importante pour le développeur du moteur, pour déterminer les valeurs d'irrégularité de fonctionne- ment, car ce n'est qu'en détectant les ratés que l'on peut faire une adaptation appropriée des durées d'injection et des instants d'injection; à partir de là on peut abaisser les valeurs d'irrégularité de fonctionnement ou attirer l'attention de l'utilisateur du véhicule sur un défaut du moteur. Avantages de l'invention La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'on compare les valeurs d'irrégularité obtenues ou les valeurs d'irré- gularité de fonctionnement filtrées, avec une valeur de seuil de consigne, prédéterminée qui est de valeur beaucoup plus petite que le seuil pour la détection de ratés, et le dépassement régulier vers le bas du second seuil dans un intervalle de temps donné ou pendant un certain nombre de rotations de moteur produit un abaissement du seuil pour la détection des ratés à un niveau plus faible. Le procédé selon l'invention offre l'avantage par rapport à la technique, d'améliorer considérablement la qualité de la détection des ratés d'allumage offrant ainsi une sécurité plus grande vis-à-vis de la détection des ra- tés, c'est-à-dire évitant que les combustions normales ne soient interprétées comme des ratés. Grâce à cette caractéristique de l'invention, on utilise le résultat de la mise en concordance ou équili- brage des cylindres, c'est-à-dire le fonctionnement régu- lier du moteur par suite de l'action sur les opérations de combustion dans les différents cylindres par modification des instants et des durées d'injection dans les cylindres, pour augmenter la distance perturbatrice pour la détection des ratés. Le seuil caractéristique utilisé pour déceler les ratés peut être réglé de manière tellement sensible, du fait des valeurs d'irrégularité de fonctionnement faibles obtenues sur des périodes longues, que cela permet de re- connaître un nombre aussi grand que possible de ratés. Ain- si le seuil en cas d'irrégularités de fonctionnement rela- tivement grandes du moteur, c'est-à-dire pour des valeurs d'irrégularité de fonctionnement faibles, n'a pas à être retenu comme relativement insensible, comme cela est le cas dans l'état de la technique; cela correspondrait à une dé- térioration de la qualité de la détection des ratés de com- bustion. En relation avec la variation du seuil néces- saire pour la détection de ratés, il est particulièrement intéressant en pratique de fixer cette valeur à un seuil plus faible enregistré dans le système de commande. Cela est avantageux notamment pour programmer les circuits d'exploitation électroniques. Il s'est en outre avéré comme avantageux que le dépassement du seuil SW2 produise le relèvement du seuil SW1. Comme il n'est pas à exclure que pour certaines rai- sons malgré un équilibrage permanent des cylindres, cer- tains cylindres puissent fournir pour des raisons particulières, provisoirement une participation modifiée au couple global du moteur, le moyen décrit évite un défaut d'interprétation sous la forme de ratés d'allumage. La re- mise à zéro assure pour l'essentiel un rétablissement des paramètres de fonctionnement sur le début de " l'effet d'apprentissage " du procédé selon l'invention et conduit en principe à ce que par une nouvelle comparaison exécutée sur une certaine durée pour les valeurs de régularité de fonctionnement avec un seuil plus bas, on permet ensuite d'abaisser le seuil pour la détection des ratés, si l'équilibrage des cylindres aboutit de nouveau à une plus grande régularité de fonctionnement du moteur. La remise à l'état initial du seuil se fait avantageusement à la valeur initiale fixée au début du pro- cédé. Pour certains domaines d'application, il peut être intéressant d'abaisser le seuil de détection de ratés de combustion à un niveau plus faible en procédant par plu- sieurs échelons et les différents seuils se situent entre la hauteur du seuil pour la détection de ratés d'allumage et la valeur abaissée du seuil. Cela permet d'approcher la détection de ratés d'allumage d'un niveau particulièrement faible, et d'éviter en même temps le risque que même une combustion correcte soit exploitée comme un raté de combus- tion, car le seuil correspondant utilisé comme valeur de comparaison de consigne doit être considéré comme sensible. Pour la réalisation pratique du procédé et la construction compacte des composants nécessaires, il est avantageux d'enregistrer les coefficients d'équilibrage ou de correction obtenus à partir des valeurs d'irrégularité de fonctionnement, individuellement par chaque cylindre, après une correction valeur réelle/valeur de consigne des valeurs d'irrégularité de fonctionnement, dans un champ de caractéristiques, prédéfini; après abaissement de la pre- mière valeur de seuil à un niveau plus faible, on laisse d'abord inchangés les coefficients d'équilibrage ou de cor- rection. De cette façon, le champ de caractéristiques de commande préalable reçoit les coefficients d'équilibrage ou de correction nécessaires à une mise en concordance opti- male des différents cylindres, seulement après une phase d'apprentissage correspondante, c'est-à-dire après un in- tervalle de temps dans lequel les valeurs d'irrégularité de fonctionnement se situent à un niveau suffisamment faible pour qu'en principe on puisse en déduire un fonctionnement sans ratés. Dessins Le procédé selon l'invention sera décrit ci- après de la manière plus détaillée dans l'unique figure an- nexée montrant schématiquement l'ordinogramme du procédé sous la forme d'un schéma par blocs. Description de l'exemple de réalisation du procédé de l'invention Pour des raisons de simplification, la figure montre l'application du procédé à un cylindre de moteur à combustion interne à plusieurs cylindres. Les différentes étapes du procédé pour les autres cylindres se déroulent de façon analogue au schéma bloc présenté. Tout d'abord, dans le moteur à combustion in- terne M représenté sous la forme d'un bloc, la roue phoni- que reliée au vilebrequin ou à l'arbre à cames, et qui porte les différents segments, permet de déterminer une du- rée de segment individuelle par cylindre ts. Cette durée de segment ts peut être allongée par rapport au fonctionnement normal du moteur si dans le cylindre associé, il y a une combustion incomplète ou un raté d'allumage. La durée de segment ts obtenue à l'aide de capteurs appropriés coopé- rant avec la roue phonique, est ensuite appliquée à un bloc 1.1. Le bloc 1.1 calcule à partir des durées de segment, les valeurs d'irrégularité de fonctionnement LUT propres à chaque cylindre; le bloc 1.1 peut être suivi par un autre bloc de filtre 1.2 pour filtrer les valeurs d'irrégularité de fonctionnement LUT ainsi obtenues. Les valeurs d'irrégularité de fonctionnement LUT sont soumises dans le bloc 2.1 à une comparaison de consigne avec un seuil SWi. Si la comparaison avec la va- leur de consigne montre que la valeur d'irrégularité de fonctionnement LUT est supérieure au seuil SW1, cela est interprété comme correspondant à des ratés. Les valeurs d'irrégularité de fonctionnement FLUT, filtrées, qui ont été calculées dans le bloc 1.2 par filtrage de la valeur d'irrégularité de fonctionnement LUT représentent une me- sure directe de l'écart de régulation d'équilibrage des cy- lindres. Pour équilibrer les cylindres, on transmet les valeurs FLUT à un régulateur PI (régulateur proportion- nel/intégral) 3.1. Le régulateur PI 3.1 définit en mode stratifié, à partir de l'écart de régulation, les valeurs d'équilibrage GL pour les cylindres concernés; ces valeurs sont appliquées comme grandeurs de départ du bloc 3.1 à un autre bloc 3.2 indiquant une adaptation de l'instant d'injection et/ou de l'instant d'allumage du cylindre dont les valeurs FLUT indiquent un écart de régulation, de ma- nière à récupérer un fonctionnement normal du cylindre. Les étapes de procédé ainsi décrites correspondent aux procédés d'équilibrage des cylindres, connus déjà selon l'état de la technique. Si la comparaison des valeurs de consigne de l'irrégularité de fonctionnement LUT et du seuil SW1 montre que cette valeur est en dessous du niveau du seuil, on con- sidère que le fonctionnement ne présente pas de ratés. Le procédé selon l'invention se caractérise en ce qu'après la comparaison de la valeur de consigne de LUT avec SW1, on effectue une comparaison de valeurs de consigne dans une installation d'exploitation 2.2. L'installation d'exploi- tation 2.2 demande si la valeur d'irrégularité de fonction- nement LUT obtenue individuellement par cylindre est infé- rieure à un seuil prédéterminé SW2. Si la valeur d'irrégularité de fonctionnement LUT est inférieure à la valeur de seuil prédéterminée SW2, le résultat est appliqué à une unité à mémoire 2.3. Cette unité à mémoire a une va- leur de comptage d'intervalle de temps AT. A côté de la mé- morisation des résultats (valeurs réelles/valeurs de consigne) El, E2 etc, le bloc 2.3 a pour fonction de dis- tinguer si pendant la durée de temps AT ou pendant un cer- tain nombre de rotations Au, toutes les valeurs d'irrégularité de fonctionnement LUT se situent en dessous du seuil SW2 et si en même temps le moteur est dans sa plage de fonctionnement dans laquelle des ratés peuvent être détectés en toute sécurité à l'aide du seuil SW1. Si la réponse est positive, les couples fournis par les diffé- rents cylindres sont considérés comme équilibrés. Dans ce cas, à l'intérieur du bloc 2.1, on fixe le seuil initial SW1 à une nouvelle valeur dont le niveau SWlnouv est plus petit que la valeur initiale fixée SW1. Du fait du nouveau seuil ainsi fixé SWlnouv, l'interrogation est lancée dans le bloc 2.1 pour déterminer si les valeurs d'irrégularité de fonctionnement LUT se situent en dessous du seuil SW1 à un niveau beaucoup plus sensible que la pré- cédente réduction du seuil SW1, ce qui permet de détecter les ratés de manière beaucoup plus précise. Si dans le cas du fonctionnement du moteur, on constate que du fait de circonstances particulières, les valeurs d'irrégularité de fonctionnement LUT devaient dé- passer le niveau du seuil SW2 et qu'en même temps le moteur est dans une plage de fonctionnement dans laquelle on peut en toute sécurité détecter des ratés avec le seuil d'origine SW1, alors le seuil de niveau bas SWlnouv sera re- mis à sa valeur initiale SW1. Ainsi le procédé selon l'invention fonctionne avec les valeurs fixées à l'origine jusqu'à ce que de nouveau une réduction du seuil SW1 soit effectuée, à la fin de l'intervalle de temps AT dans lequel les valeurs d'irrégularité de fonctionnement LUT calculées se situaient en dessous du niveau du second seuil SW2, et qu'en même temps le moteur est dans une plage de fonction- nement dans laquelle on peut détecter avec certitude les ratés à l'aide du seuil d'origine SW1. La réduction du seuil SW1 peut se faire comme déjà décrit ci-dessus également en plusieurs échelons; les différents échelons sont avantageusement compris entre le niveau universel du seuil SWi et le seuil SW2. De plus, il peut être avantageux que le régulateur PI 3.1 comporte un champ de commande préalable 4.1 qui reçoit de manière adap- tative des valeurs pour permettre une comparaison optimale entre les cylindres. Les différences entre les cylindres individuels se retrouvent dans le champ de caractéristiques de commande, au niveau des injecteurs à haute pression. Après réduction du seuil SW1, le champ de caractéristiques de commande présente les valeurs GL dépendantes des injec- tions séparées, et nécessaires à l'équilibrage optimum. Il est à remarquer que selon une caractéristi- que du procédé de détection, on abaisse le seuil SW1 pour la détection des ratés, à la valeur du seuil le plus faible SW2. R E V E N D I C A T I O NS 1 ) Procédé de détection de ratés d'allumage dans des mo- teurs à combustion interne à plusieurs cylindres, selon le- quel, à chaque tour du vilebrequin, - on détermine des valeurs d'irrégularité de fonctionne- ment pour chacun des cylindres du moteur en mesurant sé- parément des durées de segments, ces durées de segments comportant les durées correspondant au mouvement du pis- ton dans chaque cylindre mesuré, et à une plage angu- laire de segment de cercle parcourue par le vilebrequin, - sur la base des valeurs d'irrégularité de fonctionnement et/ou des valeurs d'irrégularité de fonctionnement fil- trées (FLUT), on détecte les ratés de combustion, - sur la base des valeurs d'irrégularité de fonctionnement (FLUT) filtrées, une unité d'exploitation calcule des coefficients d'équilibrage ou de correction individuels à chaque cylindre pour influencer les durées d'injection ou les instants d'allumage des différents cylindres, caractérisé en ce qu' on compare les valeurs d'irrégularité (LUT) obtenues ou les valeurs d'irrégularité de fonctionnement filtrées (FLUT), avec une valeur de seuil (SW2) de consigne pré- déterminée qui est de valeur beaucoup plus petite que le seuil (SW1) pour la détection de ratés, et le dépasse- ment régulier vers le bas du second seuil (SW2) dans un intervalle de temps donné (At) ou pendant un certain nombre de rotations de moteur (Au) produit un abaisse- ment du seuil (SW1) pour la détection des ratés à un ni- veau plus faible. ) Procédé de détection des ratés d'allumage selon la re- vendication 1, caractérisé en ce que le seuil (SW1) pour la détection des ratés est abaissé à la valeur du seuil plus faible (SW2). 3 ) Procédé de détection des ratés d'allumage selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu' après l'abaissement du seuil de détection de ratés à un ni- veau plus faible, le dépassement vers le haut du seuil (SW2) par les valeurs d'irrégularité de fonctionnement (LUT, FLUT) obtenues, produit un relèvement du seuil (SW2) pour la détection des ratés. 4 ) Procédé de détection des ratés d'allumage selon la re- vendication 3, caractérisé en ce que le relèvement du seuil (SW1) pour la détection des ratés se fait à la valeur initiale au début du procédé. ) Procédé de détection des ratés d'allumage selon l'une des revendications 1, 3 ou 4, caractérisé en ce qu' on abaisse le seuil (SW1) de détection de ratés à un niveau plus faible en plusieurs échelons et les différents seuils se situent entre le niveau du seuil de détection de ratés (SW1) et celui du seuil (SW2) 6 ) Procédé de détection des ratés d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu' après chaque comparaison entre les valeurs réelles et les valeurs de consigne pour les valeurs d'irrégularité de fonctionnement (LUT), on mémorise les coefficients d'équilibrage ou de correction (GL) obtenus individuelle- ment pour chaque cylindre dans un champ de caractéristiques de commande, et après abaissement du seuil pour la détec- tion de ratés (SW1) à un niveau plus faible, on laisse in- changés les coefficients d'équilibrage ou de correction (GL) mis en mémoire.