Brevet FR2838778A1 — publié le 20031024

traite. Domaine de ['invention L'invention a pour objet un procede et un dispositif pour detecter la fin du demarrage d'un moteur a combustion interne d'un vehi cule automobile. Etat de la technique Actuellement, dans les vehicules automobiles, les demar reurs font tourner les moteurs a des vitesses qui vont usuellement de 150 a 300 t/min., selon la tension de la batterie et la temperature. Avec le debut de ['injection du carburant dans les cylindres o du moteur et l'allumage du melange air-carburant, on arrive a ['inflammation de ce melange. Le moteur a combustion produit alors un couple et sa vi tesse augmente jusqu'a atteindre la vitesse de ralenti, d'environ 800 t/min. Pour la commande du moteur et de son fonctionnement, il est important de detecter si et quand le moteur est lance, c'est-a-dire en mar che. Cela est reconnu au moyen d'un seuil de vitesse de rotation nettement au-dessus de celle du demarreur, par exemple 600 t/min. Si le moteur depasse ce seuil, la fin du demarrage est detectee et la commande du moteur est en service. Avantages de ['invention Le procede et le dispositif selon ['invention ont par contre l'avantage de detecter au moins une grandeur de fonctionnement du mo teur qui est independante de la vitesse de rotation de celui-ci et qui peut etre comparee a une valeur de seuil predefinie, la fin de ['operation de de marrage etant detectee quand cette valeur de seuil est atteinte ou depas see par la grandeur de fonctionnement, au nombre d'une au moins. De cette maniere, la detection de la fin du demarrage est independante de la vitesse de rotation du moteur. Ainsi, il est possible d'utiliser des demarreurs dont les vi tesses vont jusqu'a la zone de ralenti, entre 700 et 1250 t/min. environ. Le procede et le dispositif selon ['invention permettent egalement pour de tels demarreurs de detecter que ['operation de demarrage est achevee et done que le moteur a atteint son etat de fonctionnement. Il est particulierement avantageux d'utiliser une grandeur de fonctionnement pouvant etre mesuree par la sensorique deja existante. A ces grandeurs appartiennent la pression ou l'intensite lumineuse dans la chambre de combustion, la vibration du moteur, l'irregularite de rota tion du moteur, la conductibilite entre deux electrodes de bougie d'allumage et les variations de la pression de la chambre de combustion. La fonctionnalite de la sensorique existante peut ainsi etre augmentee, puisqu'elle sert aussi a detecter la fin du demarrage du moteur a combus s tion interne. Dessin Un exemple de realisation de ['invention decrit en detail ci apres est represente par les dessins annexes dans lesquels: - la figure 1 est un schema fonctionnel d'un dispositif selon ['invention, o - la figure 2 est un ordinogramme exposant le procede selon ['invention, - la figure 3 est un schema fonctionnel du dispositif selon ['invention. Description de l'exemple de realisation La figure 2 presente le moteur a combustion interne d'un vehicule automobile, relic a un demarreur 25. Selon la figure 1, il y a cinq is detecteurs 30, 35, 40, 45, 50 determinant chacun une grandeur de fonc tionnement du moteur 1, independante de la vitesse de rotation de celui ci. Pour cela, les cinq detecteurs vent en interaction avec le moteur. Des detecteurs differents donnent done des grandeurs de fonctionnement dif ferentes. Il peut etre prevu des detecteurs en plus grand ou en plus petit o nombre que les cinq figures. Dans l'exemple de la figure 1, 30 designe un detecteur de pression de chambre de combustion, 35 un detecteur opti que, 40 un detecteur de cliquetis ct est- a- dire un detecteur de bruit de structure, 45 un detecteur de rotation irreguliere et 50 un detecteur dtions. Ces cinq detecteurs vent relies a un dispositif 5 de detection de la fin du demarrage du moteur a combustion interne. Pour reduire les emissions elevees de gaz d'echappement lors du demarrage du moteur a combustion interne 1, a l'avenir le demar rage se fera a des vitesses plus elevees qu'aujourdthui. Cela peut etre ob tenu avec des demarreurs conqus pour cela ou a ['aide d'un generateur so demarreur. Les vitesses de rotation qui peuvent ainsi etre atteintes vont jusqu'a la plage de ralenti et atteignent 700 a 1250 t/min. environ. De ce fait, la vitesse de rotation du moteur ne peut plus etre utilisee comme in dice signalant que le moteur tourne et que ['operation de demarrage est achevee. Mais la commande du moteur, quand le seuil usuel de vitesse de ss rotation, d'environ 600 t/min., est depasse, ne peut distinguer si le mo teur est en marche ou stil est encore entrane par le demarreur. Il faut done utiliser d'autres signaux de detection de la fin des processus de de marrage pour determiner si le moteur a atteint son etat de marche. A la figure 3, le dispositif est represente par un schema fonctionnel encore plus detaille. Le dispositif 5 comprend des moyens 10 pour recevoir au moins une grandeur de fonctionnement du moteur 1. Les grandeurs de fonctionnement etablies par les detecteurs 30, 35, 40, 45, 50 s vent envoyees aux moyens 10. Cela est indique symboliquement par les trots fleches d'entree des moyens 10, a la figure 3. Le dispositif 5 com prend de plus des moyens 15 pour comparer au moins une valeur de fonctionnement a une valeur de seuil predefinie. Ainsi, pour chaque gran deur de fonctionnement determinee, une valeur de seuil predefinie peut io etre deposee dans les moyens 15, auxquels vent envoyes une grandeur de fonctionnement provenant des moyens 10. Le dispositif 5 comprend de plus des moyens 20 de detection auxquels est transmis le resultat de la comparaison effectuee par les moyens 15 et qui, quand la valeur de seuil correspondante est atteinte ou depassee par au moins une grandeur de s fonctionnement, detectent la fin de ltoperation de demarrage et l'arrivee a l'etat de marche du moteur a combustion interne. Les moyens 20 peuvent delivrer un signal de detection D a la fin de ltoperation de demarrage. Ce signal D est par exemple envoye a la commande du moteur pour informer celle-ci que le demarrage est termine et que le moteur est en marche. On va maintenant examiner le mode de fonctionnement des differents detecteurs 30, 35, 40, 45, 50 en ce qui concerne la detection de la fin du demarrage du moteur du vehicule. Le detecteur de pression de la chambre de combustion 30 est place dans une chambre du moteur, dans un cylindre par exemple. Si le moteur comporte plusieurs cylindres, on peut prevoir par exemple un detecteur de pression pour chaque cylindre. Ce detecteur 30 est monte dans la paroi de la chambre de combustion du cylindre correspondent et delivre un signal de mesure proportionnel a la pression detectee dans cette chambre, qui constitue done une mesure de cette pression. De meme le gradient de ce signal est une mesure du gra client de la pression regnant dans la chambre de combustion. Quand le moteur 1 est en phase de demarrage, par exemple en etant entrane par un demarreur electromotorise, il apparat dans la chambre de combustion une pression de l'ordre de 8 a 10 bars environ et un gradient de pression comparativement falble. Par contre, quand le moteur a demarre et est en ss marche, lors des phases de compression et d'expansion de chaque cylin dre, il apparat dans la chambre de combustion une pression beaucoup plus elevee, de l'ordre de 20 bars par exemple. Pendant ces phases de compression et d'expansion de chaque cylindre, egalement le gradient de pression dans la chambre de combustion est beaucoup plus grand que pendant l'entranement du moteur par le demarreur. On peut alors depo ser dans les moyens 15 une premiere valeur predefinie de seuil de pres sion. Cette premiere valeur est choisie de maniere a se trouver entre la s valeur maximale de la pression dans la chambre de combustion et une valeur que peut surement atteindre la pression pendant la phase de com pression et d'expansion quand le moteur est en marche. Cette premiere valeur de seuil peut etre choisie de 15 bars par exemple. Quand cette va leur de seuil est atteinte ou depassee par le signal de mesure delivre par le o detecteur de pression 30, les moyens 20 detectent l'achevement du demar rage et l'etat de marche du moteur. En plus ou en variante, on peut deposer dans les moyens une deuxieme valeur de seuil predefinie pour le gradient de pression, cette valeur etant choisie de maniere a se trouver entre le gradient de is pression maximal apparaissant dans la chambre de combustion pendant ltoperation de demarrage et une valeur qui est surement atteinte dans cette chambre pendant une phase de compression et expansion quand le moteur est en marche. En consequence, a la fin du demarrage l'arrivee a l'etat de marche du moteur 1 peut etre detectee par les moyens 20 quand o la comparaison effectuee pour les moyens 15, du gradient de pression donne par le signal de mesure du detecteur de pression 30 montre que la deuxieme valeur de seuil predefinie est atteinte ou depassee. Pour pouvoir comparer le signal de mesure delivre par le detecteur 30 de pression de la chambre de combustion a la premiere va s leur de seuil predefinie, ou le gradient de ce signal de mesure a la deuxieme valeur de seuil egalement pour la phase de compression et d'expansion, il faut envoyer au dispositif 5 et specialement aux moyens 15 aussi une information concernant la position actuelle du vilebrequin, comme indique a la figure 3. La detection de la position angulaire du vile brequin steffectue de maniere connue par le professionnel, par exemple au moyen d'-ua- detecteur d' angle de vilebrequin et n'a pas a etre exp osee da vantage ici. L'angle de vilebrequin detecte et kansmis au moyens 15 est indique a la figure 3 par la reference KVV. Le detecteur optique 35 peut par exemple etre monte dans 3s la zone ou sur la bougie d'allumage d'un cylindre pour detecter et capter ce rayonnement optique existent a l'interieur de la chambre de combus tion. Le rayonnement ainsi capte peut etre valorise dans un element de valorisaffon du detecteur optique 35. Ainsi on peut etablir l'intensite de la s lumiere dans la zone spectrale a l'interieur de laquelle, quand il y a com bustion c'est-a-dire quand le moteur marche, se produit usuellement le rayonnement. Cela peut etre dans le domaine infrarouge et/ou dans le domaine visible. Par contre pendant la phase de demarrage ou le moteur s est entrane exterieurement par le demarreur, il nty a pas de combustion dans la chambre ou elle commence seulement, de sorte que l'intensite lu mineuse dans le domaine spectral indique est nulle ou comparativement faible. Dans les moyens 15, on peut maintenant deposer une troisieme valeur de seuil predefinie pour l'intensite lumineuse, choisie de maniere a o etre superieure a l'intensite lumineuse maximale apparaissant en phase de demarrage dans le domaine spectral interesse, et inferieure a l'intensite lumineuse qui peut usuellement et surement etre atteinte dans la cham bre de combustion quand le moteur est en marche. Le detecteur optique peut delivrer au dispositif 5 ctest-a-dire aux moyens 10 un signal de s mesure, proportionnel a l'intensite lumineuse dans le domaine spectral considere, et dont on peut deduire directement cette intensite. Quand la comparaison, dans les moyens 15' montre que la valeur mesuree de l'intensite lumineuse atteint ou depasse la troisieme valeur predeterminee, les moyens 20 detectent ainsi la fin du demarrage et l'arrivee du moteur 1 a l'etat de marche. Le detecteur de bruit de structure 40 peut etre monte sur le bloc-moteur du moteur 1 et detecter les vibrations mecaniques du bloc. Par un filtrage approprie des vibrations recueillies par le detecteur 40, on etablit l'intensite des vibrations dans une plage de fre s quences predefinie. Pour obtenir un signal de mesure approprie, les vibra tions vent d'abord explorees, les valeurs d'exploration obtenues vent amplifiees et ensuite redressees. Le signal redresse obtenu est ensuite fil tre, de maniere a detecter les vibrations se trouvant dans une plage de frequences donnee. Cette plage peut etre choisie en fonction de la vitesse et eventuellement de la temperature du moteur et se trouve dans la zone des 500 Hz par exemple. Quand le moteur est en marche, il se - produit, dans la plage de frequence predefinie, des vibrations mecaniques dont l'intensite est saisie par le detecteur de bruit de structure 40 qui transmet son signal de mesure au dispositif 5 c'est-a-dire aux moyens 10. Par con 3s tre, pendant la phase de demarrage, quand le moteur est seulement en trane par le demarreur 25, il n'y a pratiquement pas de vibrations dans le bloc-moteur. On peut maintenant deposer dans les moyens 15 une qua trieme valeur de seuil predefinie, pour l'intensite des vibrations du bloc moteur. Cette quatrieme valeur est choisie de maniere a etre superieure a l'intensite maximale des vibrations apparaissant pendant la phase de de marrage dans la plage de frequence predefinie, et inferieure a l'intensite atteinte usuellement de maniere certaine, par les vibrations du bloc s moteur dans la plage de frequence predefinie, quand le moteur tourne. Quand la comparaison, effectuee dans les moyens 15, de l'intensite mesu ree des vibrations du bloc-moteur, montre que la valeur de seuil predefinie est atteinte ou depassee, alors les moyens 20 detectent la fin du demar rage et l'arrivee du moteur a l'etat de marche. L'intensite des vibrations, to pour former le signal de mesure peut etre obtenue en integrant le signal de vibration redresse et filtre. La comparaison du signal de mesure du detecteur de bruit de structure 40 a la quatrieme valeur de seuil predefi nie peut etre realisee comme la comparaison des valeurs de pression dans la phase de compression et expansion du cylindre correspondent, etant s donne qu'alors la combustion a lieu et qutil n'y a pratiquement pas de vi brations parasites. La phase de compression et expansion peut a nouveau etre determinee par le signal d'angle de vilebrequin KW, qui est envoye aux moyens 15 comme decrit. Pour detecter le bruit de structure, on peut utiliser comme decrit un detecteur de cliquetis, dont la fonctionnalite se trouve ainsi etendue. Le detecteur dtirregularite de marche 45 comprend un de tecteur de la vitesse de rotation du moteur 1. A partir du gradient de la vitesse de rotation determinee, ctest-a-dire a partir des vibrations determi 2s nees de la vitesse de rotation, le detecteur 45 delivre un signal de mesure qui est une mesure de l'irregularite de marche du moteur 1. Pendant le demarrage, les variations de la vitesse de rotation du moteur 1 vent petites par rapport a celles du moteur en marche. Ainsi l'irregularite de marche du moteur en marche est superieure a celle du moteur en phase de de marrage, quand celui-ci est entrane par le demarreur 25. On peut done deposer dans les moyens l5mne cinquieme valeur de seuil predefinie pour l'irregularite de marche. Cette cinquieme valeur peut etre selectionnee de maniere a etre superieure a la valeur maximale de l'irregularite de marche apparaissant pendant la phase de demarrage et inferieure a la valeur 3s d'irregularite de marche apparaissant usuellement de maniere sure quand le moteur est a l'etat de marche. Quand la comparaison, effectuee par les moyens 15, de la valeur du signal de mesure delivre par le detecteur 45 montre que la cinquieme valeur de seuil est atteinte ou depassee, les moyens 20 detectent ainsi la fin du demarrage et le passage a ltetat de marche du moteur 1. Le detecteur de courant ionique 50 mesure la conductibilite existent entre ltelectrode centrale et ['electrode de masse de la bougie s d'allumage d'un cylindre, par l'intermediaire du courant dtions entre ces deux electrodes. I1 peut etre prevu un tel detecteur pour chacun des cylin dres du moteur. Pendant la phase de demarrage, le moteur 1 a combus tion interne est entrane par le demarreur 26, aucun allumage n'est produit par la bougie et done la resistance entre les deux electrodes est o tres elevee. Des que l'allumage a lieu et que le moteur se met en marche, il s'etablit entre les electrodes un courant d'ions et la conductibilite electri que augmente. Comme signal de mesure de la conductibilite electrique, on peut utiliser le courant ionique ou une integrale de ce courant et ce signal est envoye au dispositif 5 ctest-a- dire aux moyens 10, dans lesquels on s peut deposer maintenant une sixieme valeur de seuil predefinie pour la conductibilite electrique. Cette sixieme valeur peut etre choisie de maniere a etre superieure a la conductibilite electrique maximale apparaissant pendant le demarrage et inferieure a la valeur de conductibilite atteinte usuellement et surement quand le moteur a atteint l'etat de marche. Si alors les moyens 15, en comparant le signal de mesure du detecteur de courant ionique 50 a la sixieme valeur de seuil predefinie etablissent que la conductibilite electrique mesuree atteint ou depasse cette sixieme va leur de seuil, alors ces moyens 20 detectent que le demarrage est termine et que le moteur 1 a atteint ltetat de marche. Pour detecter la fin de ['operation de demarrage, le signal de mesure d'un des detecteurs indiques 30, 35, 40, 45, 50 suffit. Pour ga rantir le resultat de la detection, il peut toutefois etre raisonnable de valo riser les signaux de mesure de plusieurs detecteurs de la maniere indiquee. Le procede decrit de detection de la fin du demarrage convient naturellement non seulement a des demarreurs dont les vitesses de rota -, tion atteignent deja celles du ralenti, dans la zone de 700 a 1250 t/min. mais aussi a des demarreurs usuels tournant a environ 300 t/min. c'est adire en dessous de la vitesse de ralenti. En utilisant une grandeur de fonctionnement du moteur differente de la vitesse de rotation de celui-ci, ss on obtient en tout cas l'avantage que meme avec des demarreurs a vitesse elevee, on peut distinguer ['operation de demarrage de l'etat de marche du moteur. A la figure 2, le procede selon ['invention est expose a ['aide d'un ordinogramme. Le programme represente par cette figure est mis en route quand on demarre le moteur 1. Au point 100 du programme, un premier parametre de fonctionnement est mesure par un des detecteurs s 30, 35, 40, 45, 50, ce premier parametre etant different de la vitesse de rotation du moteur 1, La valeur de mesure est transmise aux moyens 10 du dispositif 5, puis derivee au point 105 du programme. A ce point 105, les moyens 15 du dispositif 5 determinant si la valeur de mesure reOcue des moyens 10 est superieure ou egale a la valeur de seuil predefinie associee o au premier parametre de fonctionnement. Si ctest le cas, on passe au point de programme 110, dans le cas contraire, on passe au point de pro gramme 115. Au point 110, les moyens 20 detectent a ['aide du resultat de comparaison que ltoperation de demarrage est achevee et que le moteur est passe a ltetat de marche. Les moyens 20 produisent le signal de detec s tion D et informent la commande du moteur de la fin du demarrage et de la mise en marche du moteur. Ensuite, le programme est abandonne. Au point de programme 115, le dispositif 5 examine si des signaux de mesure d'autres parametres, venant des moyens 10, ont ete recus. Si c'est le cas, on passe au point de programme 120, dans le cas contraire on revient au point 110. Au point 120, les moyens 10 recolvent un autre parametre de fonctionnement du moteur 1, etabli par un autre des detecteurs 30, 35, , 45, 50 et different de la vitesse de rotation du moteur 1. Ensuite, on passe au point de programme 125, ou les moyens 15 du dispositif 5 exa minent si la valeur de mesure de l'autre parametre de fonctionnement est 2s superieure ou egale a la valeur de seuil predefinie pour cet autre parame tre. Si ctest le cas, on passe au point de programme 110, dans le cas con traire on revient au point 115. L'invention ntest pas limitee pour detecteur la fin du demar rage aux grandeurs de fonctionnement du moteur 1 qui ont ete decrites, mais est utilisable de maniere correspondante avec n'importe queue gran deur de fonctionnement du moteur 1 qui est. differente de la vitesse de ro tation. 3s REVENDICATIONS 1 ) Procede pour detecter la fin de ['operation de demarrage d'un moteur a combustion interne d'un vehicule automobile, caracterise en ce qu' s - on determine au moins une grandeur de fonctionnement du moteur (1) qui est differente de la vitesse de rotation de celui-ci, - cette grandeur, au nombre d'une au moins, est comparee a une valeur de seuil predefinie et la fin de ltoperation de demarrage est detectee quand la valeur de seuil est atteinte ou depassee. 2 ) Procede selon la revendication 1, caracterise en ce que la grandeur de fonctionnement utilisee est la pression dans la chambre de combustion. 3 ) Procede selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caracterise en ce que la grandeur de fonctionnement utilisee est l'intensite lumineuse dans la chambre de combustion. 4 ) Procede selon l'une quelconque des revendications precedentes, caracterise en ce que la grandeur de fonctionnement utilisee est une vibration du moteur (1) dans une plage de frequences predefinie. ) Procede selon la revendication 4, caracterise en ce que la vibration est etablie par un detecteur de cliquetis. 6 ) Procede selon l'une quelconque des revendications precedentes, caracterise en ce que. la grandeur de fonctionnement utilisee est ['oscillation de la vitesse de ro tation du moteur. 7 ) Procede selon l'une quelconque des revendications precedentes, caracterise en ce que la grandeur de fonctionnement utilisee est une conductibilite electrique entre deux electrodes de bougie d'allumage. 8 ) Pro cede selon la revendication 7, caracterise en ce que la conductibilite electrique est etablie au moyen d'un signal de courant ionique. s 9 ) Procede selon l'une quelconque des revendications precedentes, caracterise en ce que la grandeur de fonctionnement utilisee est une variation de la pression dans la chambre de combustion. ) Dispositif (5) pour detecter la fin d'une operation de demarrage d'un moteur a combustion interne (1) d'un vehicule automobile, caracterise en ce qu' il est prevu des moyens pour recevoir au moins une grandeur de fonction s nement du moteur (1) qui est differente de la vitesse de rotation de celui ci, des moyens (15) pour comparer cette grandeur de fonctionnement a une valeur de seuil predefinie, et des moyens (20) de detection qui detec tent l'achevement de ['operation de demarrage quand la valeur de seuil est atteinte ou depassee par la grandeur de fonctionnement.