Brevet FR2831213A1 — publié le 20030425

L'invention concerne un procédé de surveillance d'un dispositif capteur servant à détecter la course d'une soupape d'admission qui est disposée sur un cylindre d'un moteur à combustion interne. On connaît différents procédés permettant de commander le couple fourni par un moteur à combustion interne réalisé sous forme de moteur à allumage commandé. Jusqu'à présent, on utilise le plus souvent des procédés selon lesquels le couple fourni est commandé au moyen d'un papillon des gaz. Ce papillon des gaz est disposé dans le trajet d'admission du moteur et sert à réduire par étranglement l'apport d'air aux cylindres, ce qui signifie que le débit d'air apporté aux cylindres est préfixé au moyen de la position du papillon des gaz. En fonction de ce débit d'air, un débit de carburant approprié est ajouté d'une manière dosée pour former le mélange et donner lieu à la combustion. Par ailleurs, il est également connu de faire appel aux soupapes d'admission pour commander le couple fourni. C'est ainsi que, dans l'article technique"Le nouveau moteur à allumage commandé à quatre cylindres de BMW à VALVETRONIC"dans la Revue Technique des Moteurs MTZ 62 (2001) 6, pages 450 à 463, il est décrit un moteur à combustion interne dans lequel la commande de charge a lieu au moyen d'un mécanisme de commande de soupapes totalement variable. La masse de mélange dans le cylindre est commandée au moyen de la course de soupape, de la durée d'ouverture et de l'instant de fermeture de la soupape d'admission. Etant donné que, dans le cas d'une commande du couple fourni au moyen des soupapes d'admission, le remplissage des cylindres et donc le couple dépendent essentiellement de la course des soupapes d'admission, il est très important de détecter chaque fois d'une manière fiable la valeur actuelle de la course de soupape au moyen d'un capteur. Un dysfonctionnement du capteur pourrait avoir pour résultat des émissions accrues de substances nocives par le moteur et même éventuellement un couple fourni non souhaité. Pour l'éviter, il est déjà connu de prévoir un second capteur pour la détection de la course de soupape et de permettre ainsi une surveillance réciproque des signaux de capteur. A l'aide de cet agencement, il est possible de constater d'une manière fiable des dysfonctionnements et de prendre des contre-mesures nécessaires. En tout état de cause, il existe l'inconvénient qu'un second capteur est prévu et qu'ainsi, des moyens relativement importants sont nécessaires. L'invention a pour but d'assurer, avec des moyens les plus réduits possible, une surveillance fiable d'un dispositif capteur servant à détecter la course d'une soupape d'admission. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé, du type générique défini en introduction, caractérisé en ce qu'au moyen d'une valeur de mesure de la course de soupape qui est détectée par le dispositif capteur, il est déterminé une valeur de calcul qui constitue une mesure pour le débit massique d'air dans le cylindre, en ce qu'au moyen d'un autre dispositif capteur, il est déterminé une valeur de comparaison qui, d'une manière analogue à la valeur de calcul, constitue une mesure pour le débit massique d'air dans le cylindre et en ce que la valeur de calcul est comparée à la valeur de comparaison pour le débit massique d'air dans le cylindre. Cette manière de procéder a l'avantage que la surveillance du dispositif capteur servant à détecter la course de soupape peut être effectuée au moyen de capteurs de toute façon existants, ce qui signifie qu'aucun capteur supplémentaire n'est nécessaire à cet effet, de sorte que les moyens nécessaires peuvent être maintenus relativement réduits. Suivant un mode de réalisation particulièrement avantageux, pour la détermination de la valeur de calcul pour le débit massique d'air dans le cylindre, il est possible de tenir compte d'une valeur de mesure pour la pression de collecteur d'admission du moteur à combustion interne. D'une manière avantageuse, pour la détermination de la valeur de calcul pour le débit massique d'air dans le cylindre, il peut être tenu compte d'une valeur de mesure pour la vitesse de rotation du moteur à combustion interne et/ou d'une valeur de mesure pour un chevauchement des soupapes entre une soupape d'admission et une soupape d'échappement du cylindre. D'une manière avantageuse, la valeur de comparaison pour le débit massique d'air dans le cylindre peut être déterminée par le fait que le débit massique d'air est mesuré en amont du papillon des gaz et est filtré au moyen d'un filtre du premier ordre. De préférence, la constante du filtre peut être choisie en fonction de la vitesse de rotation du moteur à combustion interne et/ou de la course de soupape de la soupape d'admission. D'une manière avantageuse, dans le cadre de la comparaison de la valeur de calcul à la valeur de comparaison pour le débit massique d'air dans le cylindre, il peut être déterminé si la valeur absolue de l'écart, ou l'écart, entre les valeurs dépasse une valeur de seuil. De préférence, un compteur peut être incrémenté si la valeur de seuil est dépassée. De préférence également, un bit d'erreur peut être activé si le compteur dépasse une valeur pouvant être préfixée. Avantageusement, les écarts entre la valeur de calcul et la valeur de comparaison peut être intégrée sur une durée préfixée, de sorte qu'une erreur est constatée si l'écart intégré est supérieur à une valeur de seuil d'intégration. D'une manière avantageuse, le moteur à combustion interne peut fonctionner, si le bit d'erreur est fixé, dans un fonctionnement de secours dans lequel la commande de charge a lieu au moyen du papillon des gaz. Cela a l'avantage que, lorsqu'un dysfonctionnement du dispositif capteur servant à détecter la course de la soupape d'admission est constaté, il ne se produit pas immédiatement un arrêt total du moteur, mais qu'au moins un fonctionnement dégradé est encore possible. D'une manière avantageuse, à partir de la valeur de calcul ou de la valeur de comparaison pour le débit massique d'air dans le cylindre, le couple produit par le moteur à combustion interne peut être estimé et comparé à une valeur pour le couple demandé. De ce fait, il est possible de surveiller toute la chaîne de fonctionnement depuis la fixation préalable du couple jusqu'à la valeur réelle du couple qui se présente effectivement et d'assurer ainsi un standard de sécurité très élevé. L'invention est exposée ci-après à l'aide de l'exemple de réalisation représenté aux dessins. On voit : à la figure 1, une représentation schématique d'un moteur à combustion interne et, à la figure 2, un ordinogramme permettant d'exposer un exemple de réalisation du procédé conforme à l'invention. La figure 1 représente schématiquement un moteur à combustion interne dans le cas duquel s'applique le procédé conforme à l'invention. Le moteur comprend au moins un cylindre 1 auquel de l'air frais est envoyé par un trajet d'admission 2. Ciaprès, on se réfère chaque fois à un cylindre 1 unique, ce qui est exposé étant valable d'une manière correspondante chaque fois pour des cylindres 1 supplémentaires éventuellement existants et les éléments constitutifs chaque fois indiqués étant alors prévus plusieurs fois d'une manière correspondante. Dans le trajet d'admission 2, il est prévu, disposés suivant la direction de passage de l'air admis, un débitmètre de débit massique d'air 3 et un capteur de température 4 servant à détecter la température d'air d'admission, un papillon des gaz 5 et un capteur de position de papillon des gaz 6 servant à détecter le degré d'ouverture du papillon des gaz 5, et un capteur de pression de tubulure d'admission 7. Un piston 8, qui est relié à un vilebrequin 10 par une bielle 9, est disposé dans le cylindre 1. Ce cylindre 1 comprend en outre une soupape d'admission 11, comportant un capteur de course 12 servant à détecter la course de soupape, une soupape d'échappement 13, un injecteur 14 et une bougie d'allumage 15. Dans la zone de la soupape d'échappement 13, le cylindre 1 débouche dans un conduit d'échappement 16. Dans ce conduit sont disposés une sonde à oxygène et un catalyseur 18. Le moteur à combustion interne comprend, en tant que composants supplémentaires, un capteur de température 19 pour détecter la température du fluide de refroidissement et un capteur de vitesse de rotation 20, ainsi qu'un appareil de commande 21 dans lequel sont introduits tous les signaux de capteurs et qui délivre les signaux de commande servant à commander le papillon des gaz 5, la soupape d'admission 11, la soupape d'échappement 13, l'injecteur 14 et la bougie d'allumage 15. En fonction de la forme de réalisation de l'invention, il est possible que d'autres éléments constitutifs soient prévus en supplément aux éléments constitutifs représentés et/ou il est possible également de ne pas faire appel à certains des éléments constitutifs représentés. Pour commander le couple produit par le moteur, l'appareil de commande 21 détermine, chaque fois en fonction d'une valeur de consigne de couple, une valeur de consigne pour la course de soupape de la soupape d'admission 11 et il commande d'une manière appropriée cette soupape d'admission 11 au moyen d'une boucle de régulation en tenant compte des valeurs réelles HUBVLC~REAL de la course de soupape qui sont relevées par le capteur de course 12. Le remplissage de cylindre qui en résulte chaque fois peut par exemple être déterminé au moyen du débitmètre de débit massique d'air 3 et du capteur de vitesse de rotation 20 et, d'une manière correspondante, un apport dosé mesuré de carburant est requis de l'injecteur 14 pour produire un mélange air/carburant. Ce mélange air/carburant est allumé par la bougie d'allumage 15 et les gaz d'échappement se produisant lors de la combustion sont évacués par le conduit de gaz d'échappement 16, tandis que des substances nocives contenues dans les gaz d'échappement sont converties au moyen du catalyseur 18. Dans le cadre du procédé conforme à l'invention, le fonctionnement du capteur de course 12 de la soupape d'admission 11 est surveillée. Cela est nécessaire pour pouvoir empêcher, en cas de dysfonctionnement du capteur de course 12, des émissions de substances nocives en quantité inacceptable et une production de couple non contrôlée. Pour assurer une fonction de surveillance indépendante, un signal d'entrée qui n'est pas produit par le capteur de course 12, mais est obtenu d'une autre manière est nécessaire pour la surveillance. C'est le signal MAFDOTREAL produit par le débitmètre de débit massique d'air 3, correspondant au débit massique d'air 1, qui se prête à cet effet. En variante, il est également possible d'utiliser d'autres signaux qui constituent une mesure pour le débit massique d'air MAFDOTREAL. Il est chaque fois possible d'effectuer la surveillance du capteur de course 12 à l'aide de capteurs de toute façon existants. Une comparaison directe des signaux HUBVLCREAL du capteur de course 12 aux signaux MAFDOTREAL du débitmètre de débit massique d'air 3 n'est pas possible, étant donné que ceux-ci représentent chaque fois des grandeurs de mesure différentes. C'est pourquoi, au lieu d'une comparaison directe, il est procédé à un examen de plausibilité à l'aide d'une grandeur commune déterminée à partir des signaux. A cet effet, à partir des valeurs HUBVLCREAL correspondant à la course de soupape qui sont détectées par le capteur de course 12, il est chaque fois déterminé une valeur de calcul M~CYL~DOT~CAL pour le débit massique d'air dans le cylindre 1. A partir du débit massique d'air MAFDOTREAL détecté par le débitmètre de débit massique d'air 3, il est chaque fois déterminé une valeur de comparaison MCYLDOTREAL pour le débit massique d'air dans le cylindre 1. La valeur de calcul MCYLDOTCAL et la valeur de comparaison MCYLDOTREAL pour le débit massique d'air dans le cylindre 1 sont comparées l'une à l'autre et, en fonction du résultat de la comparaison, une décision est prise concernant l'aptitude au fonctionnement du capteur de course 12. Des détails concernant le procédé conforme à l'invention sont présentés à la figure 2. La figure 2 représente un ordinogramme permettant d'exposer un exemple de réalisation du procédé conforme à l'invention. A un premier pas 81 après le début du déroulement du procédé, les valeurs de mesure nécessaires pour l'exécution du procédé sont mises à disposition. Il s'agit de la course de soupape HUBVLCREAL détectée par le capteur de course 12, de la pression de tubulure d'admission PJMREAL détectée par le capteur de pression de tubulure d'admission 7, de la vitesse de rotation N détectée par le capteur de vitesse de rotation 20 et du débit massique d'air MAFDOTREAL détecté par le débitmètre de débit massique d'air 3. A un deuxième pas S2, il est déterminé une valeur de calcul MCYLDOTCAL pour le débit massique d'air dans le cylindre. A cet effet, le débit d'air passant par le trajet d'admission 2 et parvenant dans le cylindre 1 est décrit par exemple au moyen d'un modèle à partir duquel on obtient la formule suivante pour le calcul du débit massique d'air MCYLDOTCAL dans le cylindre 1 : MCYLDOTCAL = [ETASLOP*ETAVLC (HUBVLCREAL, N) *PJM~REAL-ETA~OFS] *CYL~NR/2*N MCYLDOTCAL représente la valeur de calcul pour le débit massique d'air dans le cylindre 1. ETC-SLOOP représente un paramètre qui s'obtient à partir du modèle servant de base. En fonction de la loi de variation du modèle, ETC-SLOOP peut varier avec la vitesse de rotation N et le chevauchement actuel entre la soupape d'admission 11 et la soupape d'échappement 13 et peut être déterminé au moyen d'une table caractéristique correspondante. ETAVLC représente une valeur de correction qui dépend de la course de va ! ve HUBVLCREAL et de la vitesse de rotation N et qui peut être déterminée au moyen d'une table caractéristique correspondante. Par l'intermédiaire de ETAVLC, la course de soupape actuelle HUBVLCREAL détectée par le capteur de course 12 entre dans le calcul du débit massique d'air MCYLDOTCAL dans le cylindre 1. PiMREAL représente la pression de tubulure d'admission actuelle qui est détectée par le capteur de pression de tubulure d'admission 7. ETA~OFS représente un autre paramètre du modèle et peut, de même que ETASLOP, dépendre du chevauchement entre la valve d'admission 11 et la valve d'échappement 13 et de la vitesse de rotation N. Là encore, la valeur chaque fois considérée pour ETA~OFS peut être déterminée au moyen d'une table caractéristique. CYLNR représente le nombre des cylindres 1 du moteur à combustion interne. Le pas S2 est suivi d'un pas S3 auquel est déterminée une valeur de comparaison MCYLDOTREAL pour le débit massique d'air dans le cylindre 1. A cet effet, le débit massique d'air MAFDOTREAL détecté par le débitmètre de débit massique d'air 3 est filtré au moyen d'un filtre du premier ordre. La constante de filtre est choisie en fonction de la vitesse de rotation N et de la course de soupape HUBVLCREAL, par exemple au moyen d'une table caractéristique correspondante. Au pas S4 qui suit, il est procédé à une interrogation concernant la question de savoir si la valeur absolue de la différence formée à partir de MCYLDOTCAL et de tv) CYLDOTREAL est ou non supérieure à une valeur de seuil MA) CDIF. 8i tel est le cas, cela signifie qu'il existe un dysfonctionnement dans le capteur de course 12 ou dans le débitmètre de débit massique d'air 3 et un pas S5 est exécuté à la suite. A ce pas S5, un compteur est incrémenté. Le pas S5 est suivi d'un pas S6 auquel il est procédé à une interrogation concernant la question de savoir si le compteur dépasse ou non un état de compteur préfixé MAX~COU NT. 8i MAXCOUNT n'est pas dépassé, on revient à l'interrogation du pas S4. Dans le cas contraire, on poursuit par un pas S7. A ce pas S7, un bit d'erreur est activé et le dispositif passe à un fonctionnement de secours. Dans ce fonctionnement de secours, la commande de couple s'effectue au moyen d'une commande appropriée du papillon des gaz 5. Jusqu'à la remise à l'état initial du bit d'erreur, il n'est plus fait usage de la commande du couple au moyen de la soupape d'admission 11. Le pas S7 est suivi d'un pas S8 auquel le compteur est remis à l'état initial. On parvient également à ce pas S8 lorsque la réponse à l'interrogation du pas S4 est négative, c'est-à-dire lorsque la valeur absolue déterminée à ce pas ne dépasse pas la valeur de seuil. Dans ce cas, il est supposé qu'aussi bien le capteur de course 12 que le débitmètre de débit massique d'air 3 fonctionnent normalement. Au pas S8, il est mis fin au déroulement du procédé conforme à l'invention et on peut de nouveau débuter au pas S1. Pour surveiller l'ensemble du déroulement fonctionnel depuis la fixation préalable de la valeur de consigne de couple jusqu'à la valeur réelle de couple se présentant ensuite effectivement, il est possible de procéder à un examen de plausibilité concernant le couple. Cet examen de plausibilité n'est effectué qu'en cas de coïncidence suffisante de la valeur de calcul MCYLDOTCAL avec la valeur de comparaison MCYLDOTREAL pour le débit massique d'air dans le cylindre 1, c'est-à-dire lorsque la réponse à l'interrogation du pas S4 est négative. En variante, l'examen de plausibilité pour le couple peut toujours être exécuté, mais il n'est à chaque fois tenu compte du résultat que lorsque la réponse à l'interrogation du pas S4 est négative. Dans le cadre de l'examen de plausibilité, la valeur réelle de couple est déterminée à partir de la valeur de calcul MCYLDOTCAL ou de la valeur de comparaison v) CYLDOTREAL pour) e débit massique d'air dans le cylindre 1 et elle est comparée à la valeur de consigne de couple préfixée. Dans le cas d'une coïncidence suffisante, c'est-à-dire lorsque l'écart est inférieur à une valeur de seuil, il est supposé que le dispositif fonctionne sans défaillance. Dans une autre forme de réalisation, la différence entre la valeur de calcul et la valeur de comparaison pour le débit massique d'air dans le cylindre 1 est intégrée sur l'étendue d'une durée fixe et est comparée à une valeur de seuil d'intégration. Si la différence intégrée dépasse la valeur de seuil d'intégration, un dysfonctionnement est alors constaté. A la place de la différence, il est également possible d'intégrer une valeur absolue de la différence et de la comparer à une valeur de seuil d'intégration. La durée et la valeur de seuil d'intégration sont déterminées expérimentalement. REVENDICATIONS 1. Procédé de surveillance d'un dispositif capteur (12) servant à détecter la course d'une soupape d'admission (11) qui est disposée sur un cylindre (1) d'un moteur à combustion interne, caractérisé - en ce qu'au moyen d'une valeur de mesure (HUBVLC REAL) de la course de soupape qui est détectée par le dispositif capteur (12), il est déterminé une valeur de calcul (MCYLDOTCAL) qui constitue une mesure pour le débit massique d'air dans le cylindre (1), - en ce qu'au moyen d'un autre dispositif capteur (3), il est déterminé une valeur de comparaison (MCYLDOT REAL) qui, d'une manière analogue à la valeur de calcul (M~CYL~DOT CAL), constitue une mesure pour le débit massique d'air dans le cylindre (1) et - en ce que la valeur de ca) cui (MCYLDOTCAL) est comparée à la valeur de comparaison (M~CYL~DOT REAL) pour le débit massique d'air dans le cylindre (1). 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, pour la détermination de la valeur de calcul (MCYLDOTCAL) pour le débit massique d'air dans le cylindre (1), il est tenu compte d'une valeur de mesure (PJMREAL) pour) a pression de collecteur d'admission du moteur à combustion interne. 3. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, pour la détermination de la valeur de calcul (MCYLDOTCAL) pour le débit massique d'air dans le cylindre (1), il est tenu compte d'une valeur de mesure (N) pour la vitesse de rotation du moteur à combustion interne et/ou d'une valeur de mesure pour un chevauchement des soupapes entre une soupape d'admission (11) et une soupape d'échappement (13) du cylindre (1). 4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la valeur de comparaison (MCYLDOT REAL) pour le débit massique d'air dans le cylindre (1) est déterminée par le fait que le débit massique d'air (MAFDOTREAL) est mesuré en amont du papillon des gaz (5) et est filtré au moyen d'un filtre du premier ordre. 5. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la constante du filtre est choisie en fonction de la vitesse de rotation (N) du moteur à combustion interne et/ou de la course de soupape (HUBVLCREAL) de la soupape d'admission (11). 6. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, dans le cadre de la comparaison de la valeur de caicu ! (MCYLDOTCAL) à la valeur de comparaison (MCYLDOTREAL) pour le débit massique d'air dans le cylindre (1), il est déterminé si la valeur absolue de l'écart, ou l'écart, entre les valeurs (MCYLDOTCAL, MCYLDOT REAL) dépasse une valeur de seuil (MAXDDIF). 7. Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'un compteur est incrémenté si la valeur de seuil (MAX~DIF) est dépassée. 8. Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'un bit d'erreur est activé si le compteur dépasse une valeur pouvant être préfixée (MAXCOUNT). 9. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les écarts entre la valeur de calcul et la valeur de comparaison est intégrée sur une durée préfixée, de sorte qu'une erreur est constatée si l'écart intégré est supérieur à une valeur de seuil d'intégration. 10. Procédé suivant la revendication 8 ou la revendication 9 lorsqu'elle dépend de la revendication 8, caractérisé en ce que le moteur à combustion interne fonctionne, si le bit d'erreur est fixé, dans un fonctionnement de secours dans lequel la commande de charge a lieu au moyen du papillon des gaz (5). 11. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'à partir de la valeur de calcul (MCYLDOTCAL) ou de la valeur de comparaison (M~CYL~DOT~REAL) pour le débit massique d'air dans le cylindre (1), le couple produit par le moteur à combustion interne est estimé et comparé à une valeur pour le couple demandé.