Brevet FR2872543A1 — publié le 20060106

Domaine de l'invention: La présente invention concerne un dispositif pour commander un moteur à combustion interne et des signaux de capteurs mesurant des informations relatives au moteur à combustion interne et générant des signaux de commande pour des actionneurs qui influencent le fonctionnement du moteur à combustion interne. Etat de la technique: On connaît déjà des dispositifs de commande de moteur à combustion interne utilisant les signaux de capteurs donnant des in- formations relatives à l'état du moteur à combustion interne pour les exploiter et les utiliser pour générer des signaux de commande destinés à des actionneurs, influençant le fonctionnement du moteur à combustion interne. Selon le document DE 101 41 694, on connaît déjà un capteur mesurant la viscosité de l'huile du moteur. A partir de la variation de la viscosité, on détermine le moment auquel il faut remplacer l'huile du moteur. Exposé et avantages de l'invention: La présente invention a pour but de développer un dispo- sitif du type défini ci-dessus caractérisé en ce qu'au moins un signal de capteur mesure une propriété de l'huile du moteur à combustion in-terne, et la propriété de l'huile du moteur est prise en compte pour générer les signaux de commande. Le dispositif selon l'invention a l'avantage vis-à-vis de l'état de la technique d'influencer la commande du moteur en fonction des propriétés de l'huile du moteur. Il peut suffire d'exclure seulement les états de fonctionnement extrêmes, qui sont très rares pour un moteur à combustion in-terne. C'est pourquoi l'huile du moteur peut être utilisée plus longtemps ou en cas de non changement d'huile du moteur, malgré la demande faite à l'utilisateur du moteur à combustion interne, si cela ne se traduira pas par la détérioration du moteur à combustion interne. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses, on utilise comme propriété particulièrement facile à mesurer pour l'huile du mo- teur, la viscosité, la conductivité, la température ou la permittivité. Ces propriétés peuvent être exploitées soit séparément, soit aussi en combinaison les unes avec les autres. En outre ces grandeurs peuvent être combinées de manière intéressante à la durée de fonctionnement du moteur à combus- tion interne ou d'utilisation de l'huile du moteur pour trouver, par exemple, si le changement de viscosité est occasionné par un vieillisse- ment de l'huile du moteur ou par l'apport d'autres liquides dans l'huile du moteur. Il est particulièrement avantageux de protéger le moteur si l'on constate que les propriétés ou caractéristiques de l'huile du moteur peuvent endommager le moteur dans les états de fonctionnement critique. Un moyen particulièrement simple consiste à réduire la vitesse de rotation (régime) . On peut également limiter le fonctionnement des compo- sauts du moteur, par exemple la vitesse de rotation d'un turbo compresseur d'alimentation également lubrifié par l'huile du moteur. En influençant la température de l'huile, on obtient différents avantages. En augmentant la température de l'huile, on peut éliminer de l'huile des impuretés liquides telles que par exemple de l'eau, par simple évaporation. En cas de détérioration des propriétés lubrifiantes de l'huile du moteur aux températures élevées, on peut ainsi éviter des pointes de température trop élevée en influençant la température de l'huile. En outre, on peut modifier les caractéristiques hydrauliques de l'huile du moteur, ce qui peut servir dans le cas de la commande de composants du moteur utilisant l'huile du moteur pour transmettre une force hydraulique. En outre, l'huile du moteur peut être polluée par du car- burant, ce qui doit être pris en compte pour le dosage du carburant destiné à être brûlé dans les moteur à combustion interne. Comme autre signal de capteur, on peut également utiliser le niveau de remplis-sage de l'huile du moteur, ce qui doit également être pris en compte pour le fonctionnement du moteur à combustion interne. Dessins: La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 montre schématiquement un moteur à combustion in-terne et un dispositif de commande de ce moteur, et - la figure 2 montre un capteur du niveau d'huile. Description d'un mode de réalisation: La figure 1 montre schématiquement un moteur à corn- bustion interne 1 et un appareil de commande de moteur 2. Le moteur à combustion interne 1 comporte un cylindre 3 logeant un piston 4. Une bielle 5 transmet le mouvement du piston 4 à un vilebrequin 6 ainsi mis en rotation. Dans la partie inférieure du carter de vilebrequin 7, on a une réserve d'huile de moteur 8 servant à lubrifier le moteur. En lubrifiant on diminue l'abrasion mécanique engendrée par le mouvement des différents composants mécaniques. En outre, l'huile du moteur sert à refroidir les différents composants du moteur, à évacuer les impuretés, à transmettre les efforts et amortir les vibrations. Le vieillissement ou l'introduction de liquides étrangers tels que de l'eau, de l'essence ou du carburant diesel ne permettent plus à l'huile du moteur de répondre aux conditions qui lui sont posées. C'est pourquoi, si on ne surveille pas la qualité de l'huile du moteur ou ses propriétés, il faut remplacer l'huile du moteur, notamment en tenant compte de son vieillissement et en appliquant un délai de sécurité si- gnificatif vis-à-vis de sa limite possible de variation. En outre, le moteur et son mode de fonctionnement doivent être conçus pour être insensibles aux impuretés rencontrées habituellement et qui correspondent à une pollution par de l'eau ou du carburant. Même pour des sollicitations extrêmes qui se produisent re- lativement rarement pendant le fonctionnement du moteur à combustion interne, il faut néanmoins introduire de tels modes de fonctionnement dans l'invention. L'invention propose de tenir compte des signaux de capteurs donnant une information relative aux propriétés de l'huile du moteur et qui doit être prise en compte pour la commande du moteur à combustion interne. Pour cela, le signal d'un capteur de niveau d'huile 9 installé dans une réserve d'huile 8 est transmis par une ligne 10 à l'appareil de commande 2. L'appareil de commande 2 agit par l'intermédiaire de lignes de commande correspondantes 11 sur des ac- tionneurs ou des organes de réglage influençant le fonctionnement du moteur à combustion interne. Un exemple en est à la figure 1, un injecteur 12 et une bougie d'allumage 13. Par des signaux de commande appropriés transmis à la ligne 11, on peut influencer la quantité injectée par l'injecteur 12 et l'instant de l'allumage. La bougie 13 permet notamment d'influencer l'instant de la combustion. Il existe un grand nombre d'autres organes d'actionnement qui influencent la combustion du moteur à combustion interne. Il s'agit par exemple: - de la soupape d'admission d'air et celle d'expulsion de gaz d'échappement hors du moteur à combustion interne; - d'autres mesures pour influencer la quantité d'air d'alimentation tels que le volet d'étranglement, le turbo compresseur d'alimentation, les volets de mise en turbulence, le refroidissement de l'air d'alimentation, les dispositifs de recyclage des gaz d'échappement, les dispositifs de refroidissement du moteur, de l'huile du moteur ou de l'air d'alimentation, ainsi que - d'autres organes de réglage habituels connus du spécialiste et servant à influencer la combustion dans le moteur à combustion in-terne. En outre, on peut également prévoir un grand nombre d'autres capteurs tels que les capteurs de vitesse de rotation, les capteurs de feuilles de came, les capteurs de température d'air et de moteur, les dispositifs de mesure qui mesurent la quantité d'air fourni, les capteurs À qui analysent les gaz d'échappement, les capteurs de cliquetis et autres capteurs habituels. L'appareil de commande 2 utilise les signaux fournis par le capteur de niveau d'huile 9 pour juger des propriétés de l'huile du moteur. En plus de la température, on considère notamment la viscosité, la conductivité électrique, la température, la permittivité (constante diélectrique) de l'huile. A l'aide de ces valeurs de mesure, on peut fixer une ou plusieurs propriétés de l'huile 8 du moteur. En fonction de cette propriété de l'huile du moteur, on commande des actionneurs pour agir sur le moteur à combustion interne. Une procédure possible consiste à déterminer les propriétés normalisées de l'huile du moteur et en cas de détérioration de ces propriétés normalisées, de lancer des mesures de protection du moteur. Si par exemple, le vieillissement a détérioré la qualité de l'huile à un niveau tel que pour des états de fonctionnement critique, on ne pourra plus garantir une lubrification suffisante, alors des signaux de commande appropriés permettent d'éviter que l'on ne passe dans les modes de fonctionnement critiques. Par exemple, en cas de détérioration de la qualité de l'huile, on peut limiter vers le haut la vitesse de rotation du moteur. En outre, on peut augmenter la puissance de refroidissement générale du radiateur du moteur ou d'un radiateur d'huile, puisqu'en cas de tempé- ratures très élevées, les caractéristiques de lubrification de l'huile du moteur diminuent. En outre, les propriétés de lubrification de l'huile du moteur sont très mauvaises aux très faibles températures. Si à partir du capteur de niveau d'huile 9, on constate qu'aux faibles températures, la lubrification est réduite, on pourra choisir des modes de fonctionne-ment du moteur pour lesquels on réalisera un réchauffage rapide du moteur à combustion interne. Un tel réchauffage rapide peut s'obtenir par détérioration du rendement, par exemple en retardant l'allumage du mélange dans la chambre de combustion. D'autres mesures de protection concernent les composants du moteur à combustion interne. Un tel composant porte la référence 15 dans la figure 1 et sera alimenté par une conduite d'alimentation d'huile 16 lui fournissant de l'huile de moteur. Il peut s'agir par exemple d'un turbo compresseur de gaz d'échappement qui augmente la quantité d'air alimentant un cylindre 3. Un tel turbo compresseur de gaz d'échappement comporte un axe tournant à une vitesse de rotation de l'ordre de 200 000 tours/mn. Cet arbre comporte un palier lisse qui nécessite un effet de lubrification suffisant par l'huile du moteur. En fonction du niveau d'huile, en particulier pour une lubrifi- cation insuffisante par l'huile du moteur, on influence alors le fonction- nement correspondant du turbo compresseur de gaz d'échappement. Une diminution de la capacité de lubrification de l'huile du moteur peut être occasionnée à la fois par le vieillissement et par l'introduction d'eau, de carburant diesel ou de carburant essence. Dans la mesure où à partir des propriétés de l'huile du moteur, on conclut qu'il y a une pollution par des matières étrangères tels que de l'eau, du gas oil ou de l'essence, on peut augmenter la température d'huile du moteur pour évaporer ces matières étrangères con-tenues dans l'huile du moteur ou accélérer leur élimination. Pour cela, io on fait alors fonctionner le moteur pour faire chauffer l'huile du moteur et éliminer les matières de fonctionnement, étrangères contenues dans l'huile du moteur. Il s'agit de toutes les mesures influençant le rende- ment du moteur dans le sens d'une détérioration au rendement. Par exemple, un déplacement de l'allumage par la bougie 15 dans le sens du retard permet de répondre à cette question. Dans le cas des moteurs diesel, on peut obtenir un échauffement plus intense en décalant l'instant de l'injection dans le sens du retard ou avec des injections tardives supplémentaires. Le composant portant la référence 15 de la figure 1 n'est pas seulement un composant qui est graissé avec l'huile du moteur, mais il peut également s'agir d'un composant utilisant l'huile du moteur comme liquide hydraulique pour transmettre des efforts. Les exemples de tels composants sont par exemple les commandes de phase d'arbre à came par l'intermédiaire d'actionneurs à palettes ou encore les organes de réglage de la course des soupapes par des poussoirs à hauteur variable. Dans les deux cas, la vitesse de réaction des organes d'actionnement dépend de la viscosité de l'huile du moteur car l'huile est commutée par des vannes hydrauliques ou est pressée à travers des perçages très étroits. Pour commander ces actionneurs, la viscosité de l'huile du moteur a une importance décisive et devrait être prise en compte pour la commande notamment en fonction du temps. En particulier le passage de carburant dans l'huile du moteur crée des difficultés supplémentaires car il faut éliminer le carburant d'huile du moteur pour le fournir à la combustion dans le cylin- dre 3. Ainsi du fait du signal de capteur de niveau d'huile 8, on constate qu'une quantité significative de carburant est contenue dans l'huile du moteur, il faut en tenir compte lorsqu'on dose le carburant dans les cylindres. Cela est particulièrement critique car des phases d'apprentissage sont prévues pour doser le carburant dans les diffé- rents cylindres. Au cours de ces phases d'apprentissage, on cherche à saisir et compenser les tolérances de construction des composants du système d'alimentation en carburant par des algorithmes d'apprentissage correspondant pour ensuite les éliminer. De tels algorithmes d'apprentissage peuvent être perturbés par le carburant évapo- ré de l'huile du moteur et alimentant la combustion, et se traduit par un réglage permanent de l'alimentation en carburant. Ces phases d'apprentissage doivent ainsi être supprimés si du fait du signal du capteur de niveau d'huile 9, on constate une quantité plus importante de carburant dans l'huile du moteur. Il est en outre possible que le capteur de niveau d'huile 9 fournisse en plus un signal relatif au niveau de remplissage de l'huile de moteur. A côté d'une fonction de signalisation ou d'avertissement en cas de niveau d'huile moteur trop faible, si le niveau de l'huile du moteur est trop élevé, cela constitue également une difficulté. Celle-ci peut entraîner notamment un remplissage trop important, à tort, avec de l'huile de moteur si des quantités significatives de carburant ou d'eau arrivent dans l'huile de moteur. En cas d'une quantité d'huile trop élevée, dans le cas d'un véhicule diesel, de l'huile du moteur peut arriver dans la chambre de combustion et y brûler. Dans un tel état de fonc- tionnement, le moteur ne peut plus se commander et on risque, dans le cas d'un moteur diesel, que celui-ci s'emballe de manière incontrôlée et accélère le véhicule. Dans le cas d'un moteur à essence, de telles huiles moteur aspirées peuvent aboutir au blocage du moteur dans sa course de compression et ainsi détruire le moteur. Lorsqu'un tel niveau de remplissage excessif en huile de moteur est décelé, le fonctionnement du moteur à combustion interne sera interdit en arrêtant le moteur qui tourne ou en évitant le démarrage du moteur. La figure 2 montre à titre d'exemple un capteur de niveau d'huile 9. Sur un substrat de support 100, on a deux structures d'électrodes 101,102 interpénétrées. Ces structures d'électrodes sont composées d'une matière conductrice, par exemple un métal. Lorsque le substrat est en matière piézo-électrique, on peut générer, par la commande des structures d'électrodes, des oscillations dans le substrat de support 100 qui dépendent de la viscosité introduite dans l'huile de moteur par le capteur de niveau d'huile 9. On peut ainsi déterminer la viscosité de l'huile du moteur. En appliquant des signaux électriques à haute fréquence aux électrodes, on peut définir la permittivité de l'huile du moteur. En appliquant des tensions continues électriques, on peut déterminer la conductivité électrique de l'huile du moteur. Pour mesurer la température et le niveau de remplissage, on utilise d'autres principes de mesures connues en soi des hommes de métier. REVENDICATIONS 1 ) Dispositif (2) pour commander un moteur à combustion interne (1) qui exploite des signaux de capteurs (9) mesurant des informations relatives au moteur à combustion interne et génère des signaux de commande pour des actionneurs (12, 13) qui influencent le fonctionnement du moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu' au moins un signal de capteur mesure une propriété de l'huile (8) du moteur à combustion interne, et la propriété de l'huile (8) du moteur est prise 10 en compte pour générer les signaux de commande. 2 ) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la propriété de l'huile de moteur (8) prise en compte est au moins l'une des 15 caractéristiques suivantes: viscosité, conductivité, température et permittivité. 3 ) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu' on tient compte en outre du temps de fonctionnement du moteur à combustion interne (1). 4 ) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu' en fonction de la propriété de l'huile (8) du moteur, on prend des mesures pour protéger le moteur à combustion interne (1). 5 ) Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que les mesures protégeant le moteur à combustion interne limitent la vitesse de rotation et/ou la vitesse du véhicule entraîné par le moteur à combustion interne. 6 ) Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que les mesures protégeant le moteur à combustion interne limitent le fonctionnement d'un composant (15) du moteur lubrifié par l'huile du moteur. 7 ) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu' on prend des mesures pour remonter la température de l'huile en fonction de la propriété de l'huile du moteur. 8 ) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu' on influence la commande des composants (15) du moteur utilisant l'huile du moteur pour transmettre une force hydraulique, en fonction de la pro-10 priété de l'huile du moteur. 9 ) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu' en fonction de la propriété de l'huile du moteur, on estime qu'une partie du carburant se trouve dans l'huile du moteur et cette partie de carburant est prise en compte pour doser le carburant intervenant dans la combustion du moteur à combustion interne. 10 ) Dispositif selon la revendication caractérisé en ce qu' en outre un capteur de niveau de remplissage détecte le niveau de rem-plissage en huile de moteur et interdit le fonctionnement du moteur à combustion interne si le niveau de remplissage est trop élevé.