Brevet FR2885651A1 — publié le 20061117

La présente invention concerne les procédés de contrôle du courant primaire d'allumage dans un moteur à combustion interne à allumage commandé. Plus précisément, l'invention concerne un procédé de commande d'un courant primaire dans un circuit primaire inductif d'une bobine d'allumage équipant un moteur à combustion interne, le moteur comprenant un dispositif de gestion moteur et de commande, le procédé comprenant les étapes consistant à : É commander l'alimentation en courant primaire de la bobine d'allumage par le dispositif de gestion moteur et de commande, É établir le courant primaire dans le circuit primaire en vue de délivrer ce courant avec une intensité cible propre à la bobine, et É contrôler l'intensité réelle du courant délivré. Dans un moteur à combustion interne, un mélange carburant/comburant est allumé à l'aide d'une étincelle pour provoquer une explosion motrice. L'étincelle est produite par une bougie d'allumage. Cette dernière présente deux électrodes entre lesquelles un arc électrique est provoqué pour réaliser l'étincelle. Il faut entre les électrodes une différence de potentiel assez importante pour pouvoir créer un arc mais il faut également qu'un courant circule entre les électrodes pour apporter assez d'énergie au mélange carburant/comburant et l'enflammer. De manière classique, la différence de potentiel importante aux bornes des électrodes de la bougie est obtenue en créant une rupture de courant dans un circuit comportant un enroulement primaire, et en amplifiant la surtension qui en résulte dans un enroulement secondaire. On fait circuler un courant dans le circuit primaire pendant un temps déterminé, appelé temps de conduction ( dwell time en anglais). Une durée classique est de l'ordre de 3 à 4 millisecondes. L'intensité du courant dans le circuit primaire augmente progressivement pendant tout le temps de conduction. II est important de maîtriser parfaitement la valeur de l'intensité au moment de la rupture du circuit. En effet, si cette intensité est trop faible, l'énergie délivrée à la bougie n'est pas suffisante pour enflammer le mélange carburant/comburant. Si au contraire cette intensité est trop importante, des problèmes thermiques apparaissent au niveau de la bobine et/ou de la bougie et réduisent les temps de vie des composants d'allumage. De plus, les bobines ont actuellement tendance à devenir de plus en plus petites et utilisent des fils de diamètre de plus en plus faible. De ce fait elles sont plus sensibles aux problèmes thermiques, à savoir elles montrent une plus grande déviation de leurs paramètres (résistance, inductance) que les bobines du passé. Ceci est particulièrement le cas pour les bobines dites bobines crayon: comme ces bobines sont montées directement sur la bougie d'allumage, elles travaillent à de plus hautes températures. En conséquence, pour un même temps de conduction, l'intensité du courant de fin de charge peut être différente pour deux bobines de même type. Cette différence peut mener à une mauvaise combustion, une usure prématurée des composants, voire à une panne. II convient donc de définir et contrôler au mieux l'énergie délivrée à la bougie. Plusieurs procédés et dispositifs sont connus pour maîtriser au mieux le courant de charge, par exemple de la demande EP 1469197 de la demanderesse. Toutefois, de telles solutions sont relativement complexes et parfois même, dans certains cas, impossibles à mettre en oeuvre. En effet, dans certains dispositifs de gestion moteur et de commande, il n'est pas possible de mesurer le courant de fin de charge. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant une solution visant à s'extraire de la mesure du courant de charge. Avec cet objectif en vue, l'invention, par ailleurs conforme à la définition qu'en donne le préambule énoncé en début de description, est essentiellement caractérisée en ce qu'un modèle du comportement de la bobine, reliant l'intensité du courant délivré à la durée d'établissement du courant ou temps de conduction est implanté dans le dispositif de gestion moteur et de commande, et en ce que le contrôle de l'intensité réelle est réalisé par des mesures du temps de conduction. Grâce à cet agencement, on peut s'affranchir de la mesure de l'intensité du 20 courant de charge. Avantageusement, le modèle du comportement de la bobine est stocké sous forme de table, ce qui permet d'augmenter la vitesse de calcul. En particulier la table est à une seule ligne, et comprend la mise en mémoire de la valeur de l'intensité de référence (Itarg) et du temps de conduction (tCtarg) correspondant, et la mise en mémoire, d'au moins une intensité de référence (Irez,, Iretz), sous forme de seuil(s), chaque intensité de référence étant inférieure à l'intensité de référence (Itarg) , et des temps de conduction respectifs (tcreft, tcrez2) correspondants. Dans le mode de réalisation préférentiel, le procédé comprend, en outre, une étape de mise à jour du modèle. Selon l'invention, cette étape de mise à jour du modèle comprend les étapes suivantes: - comparaison de l'intensité réelle reçue avec au moins l'une des intensités de référence (Irez,, Irezz), - génération d'un signal d'atteinte du seuil correspondant, - mesure du temps nécessaire (brai, tcm2) pour atteindre cette valeur seuil, depuis l'instant d'application du courant, - génération d'un signal représentatif de cette valeur de temps de conduction (tCm1, tCm2), calcul du temps de conduction réel (tc,a,c) à partir d'au moins une des valeurs mesurées (tcm,, tcm2), et - remplacement de la valeur du temps de conduction mise en mémoire (tctarg) par la valeur du temps de conduction réel (tcca,c) calculé. De préférence, la comparaison de l'intensité réelle reçue avec au moins l'une des intensités de référence est faite par des moyens physiques situés dans le dispositif de gestion moteur et de commande, en particulier un comparateur. De même, les moyens de mesure du temps nécessaire pour atteindre la valeur seuil correspondante sont des moyens physiques situés dans le dispositif de gestion moteur et de commande, en particulier un temporisateur. L'avantage de ces moyens physiques de mesure est qu'ils sont généralement déjà présents dans un dispositif de gestion moteur et de commande classique et qu'ils 15 déchargent le calculateur d'une partie des tâches qui lui sont confiées. Cette étape de mise à jour du modèle est réalisée à une fréquence paramétrable, elle peut donc avantageusement être adaptée au type de moteur et/ou de bobine. Le procédé est avantageusement utilisé pour générer un signal représentatif de l'état de la bobine, par comparaison d'une valeur seuil d'alarme stockée dans le dispositif de gestion moteur et de commande, avec une fonction du temps de conduction réel calculé. Dans un premier mode de réalisation, la fonction du temps de conduction est une comparaison entre le temps de conduction réel calculé et au moins l'un des temps de conduction mis en mémoire dans le modèle. Dans un deuxième mode de réalisation, la fonction du temps de conduction est le temps de conduction réel calculé lui-même. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif et faite en référence aux figures annexées dans lesquelles: - la figure 1 est une représentation schématique d'un système d'allumage pour un moteur à combustion interne à allumage commandé, et - la figure 2 est une représentation schématique de l'évolution du comportement d'une bobine au cours du temps. La figure 1 représente schématiquement un dispositif d'allumage pour un moteur à combustion interne à allumage commandé. On reconnaît sur cette figure une bobine d'allumage classique. Cette bobine comporte un circuit primaire inductif (enroulement primaire) 2 appelé aussi couramment "primaire" et un enroulement secondaire 4 appelé couramment "secondaire". Ces deux enroulements coopèrent l'un avec l'autre de manière à former un transformateur 6 élévateur de tension. L'enroulement primaire 2 est alimenté par une source de tension 8 qui est habituellement la batterie du véhicule correspondant. Un interrupteur 10 qui se présente ici sous la forme d'un transistor commande l'alimentation électrique de l'enroulement primaire 2. L'enroulement secondaire 4 présente une borne commune avec l'enroulement primaire 2. L'autre borne de l'enroulement secondaire 4 est reliée à une électrode d'une bougie d'allumage 12, l'autre électrode de cette bougie étant reliée à la masse 14. Lorsqu'une différence de potentiel importante apparaît entre les électrodes de la bougie 12, une étincelle se produit et permet, dans la mesure où l'énergie au niveau de l'étincelle est suffisante, d'enflammer un mélange carburant/comburant environnant les électrodes de la bougie 12. Cette différence de potentiel importante est réalisée en provoquant une surtension aux bornes de l'enroulement primaire 2. De manière connue, une surtension se produit aux bornes d'un enroulement présentant une inductance lorsque le circuit électrique comportant cette inductance est ouvert. Cette surtension aux bornes de l'enroulement primaire est amplifiée par le transformateur 6 et l'on obtient ainsi classiquement une tension de plusieurs kV au niveau de l'enroulement secondaire 4 et donc des électrodes de la bougie 12. Un dispositif de gestion moteur et de commande ECU de la bobine d'allumage commande l'alimentation en courant primaire de la bobine d'allumage par l'ouverture et la fermeture de l'interrupteur 10 transistorisé. Ce dispositif de gestion moteur et de commande ECU est relié à une unité centrale gérant le moteur et de laquelle elle peut recevoir des informations comme par exemple le régime N du moteur correspondant. Il reçoit également des informations sur le circuit primaire de la bobine d'allumage. Ainsi, il connaît la différence de potentiel V fournie par la source de tension 8 et l'existence du courant I circulant dans ce circuit primaire. Ce dispositif de gestion moteur et de commande ECU permet d'établir le courant 30 primaire dans le circuit primaire, en vue de délivrer ce courant avec une intensité cible Itarg propre à la bobine. A cet effet, un modèle du comportement de la bobine est implanté dans le dispositif de gestion moteur et de commande ECU, sous forme de cartographie (cellules mémoire). Le modèle est alors dupliqué pour chaque bobine, qui sont traitées indépendamment les unes des autres. Le dispositif de gestion et de commande ECU comprend également des moyens 18, de préférence intégrés dans un circuit intégré, qui permettent de contrôler l'intensité réelle du courant délivré. Ces moyens de mesure sont des moyens physiques, et comprennent de préférence au moins un comparateur et un temporisateur ( timer en anglais). Comme mentionné au préambule, il est souhaité de s'extraire de la mesure du 5 courant de charge, ou du courant de fin de charge. La présente invention vise à maîtriser l'énergie délivrée à la bougie, non pas, comme cela est connu, par des mesures de l'intensité réelle délivrée, mais par des mesures du temps de conduction tc. Typiquement, on mesure le temps pour atteindre au moins une valeur seuil d'intensité mise en mémoire, ce qui permet d'en déduire la valeur d'au moins l'un des paramètres R, L, respectivement résistance et inductance, représentatifs de la bobine. A cet effet, le comportement de la bobine est modélisé et implanté dans le dispositif de gestion moteur et de commande ECU. Ce modèle relie l'intensité du courant délivré avec le temps de conduction (courbe A de la figure 2). Afin de s'extraire de la mesure du courant de charge, ou de fin de charge, l'invention utilise ces moyens physiques, tels que au moins un comparateur et temporisateur, qui ont l'avantage d'être déjà présents dans un dispositif de gestion moteur et de commande ECU classique. Ainsi, l'utilisation de ressources disponibles permet simplifier et de limiter les 20 coûts de mise en oeuvre. Le temporisateur est utilisé pour mesurer le temps nécessaire au courant de charge pour atteindre un seuil de référence Irez. Cette valeur d'intensité seuil est fixe, stockée dans le dispositif de gestion moteur et de commande, et dépend du type de bobine. Typiquement, le comparateur compare la valeur de l'intensité du courant de charge mesuré avec cette valeur seuil et renvoie un signal dont la valeur est 0 tant que le seuil n'est pas atteint et dont la valeur est 1 quand le seuil est atteint. En référence à la figure 2, on schématise le comportement de la bobine, à savoir la relation intensité du courant de charge temps de conduction comme étant linéaire, ce qui, dans la réalité, n'est pas tout à fait le cas, comme cela est connu du document EP 1469197 précité. L'intensité Itarg est la valeur initiale correspondant à l'énergie optimale à fournir à la bougie. Cette valeur du modèle, courbe A, est stockée dans une mémoire du dispositif de gestion moteur et de commande ECU. Une valeur typique de cette intensité cible est de 10 A. A cette valeur correspond un temps de conduction tctarg initial pendant lequel le dispositif de gestion moteur et de commande ECU va commander l'établissement du courant de charge. Or, au bout d'un certain temps, le comportement de la bobine réel a varié et est représenté par la courbe B. Avec le temps de conduction tctarg imposé par le dispositif de gestion moteur et de commande ECU, l'énergie délivrée n'est plus satisfaisante car l'intensité ne correspond plus à Itarg mais à IB. Le procédé selon l'invention permet de mettre à jour le modèle en calculant, à partir du modèle, la nouvelle valeur tcca,c, permettant de délivrer l'intensité de référence Itarg, en fonction du comportement réel de la bobine. La valeur du temps de conduction tctarg mise en mémoire est alors remplacée par cette nouvelle valeur tcca,c. Ce processus est évidemment itératif et lors d'une mesure ultérieure, cette valeur tcca,c, devenue la valeur de référence tctarg., peut être à nouveau remplacée, mise à jour, par une nouvelle valeur tc.1c.. Le modèle est une fonction des paramètres R, L, respectivement résistance et inductance, de la bobine. La valeur cible Itarg, de même que la ou les valeurs de référence Iref1, Iref2 du comparateur étant connues, on peut calculer la déviation du comportement de 15 la bobine, soit la déviation des paramètres R, L. Avantageusement, cette mesure de déviation est utilisée non pas pour corriger directement le temps de conduction, mais pour mettre à jour le modèle lui-même. Le nombre de paramètres pouvant être mis à jour dépend du nombre de moyens physiques, comparateurs et temporisateurs. Il est nécessaire d'avoir un comparateur et un temporisateur par paramètre. Et il est suffisant de ne modéliser seulement que deux paramètres, la résistance R et l'inductance L, pour obtenir une représentation satisfaisante du comportement de la bobine. Comme représenté sur la figure 2, avec une première valeur de référence Iref1 connue, on mesure le temps de conduction correspondant tcml (courbe B). Or, le modèle (courbe A) étant également connu, on peut aisément en déduire la valeur théorique tcthl que devrait avoir le temps de conduction. De cette différence, on calcule alors le temps de conduction tc,,,, permettant d'obtenir (courbe B) la valeur cible Itarg. A cet effet, par exemple, on effectue dans un mode de réalisation, l'approximation selon laquelle la variation n'est qu'un décalage temporel (courbes A et B 30 parallèles). La valeur de référence Irefl est choisie en fonction de la bobine et de l'intensité cible. Typiquement, on placera Iref1 de sorte à ce que le comparateur correspondant atteigne la valeur de référence avec certitude pendant la durée du temps de conduction alors en mémoire. De préférence, on placera Iref1 telle qu'elle soit environ égale à 70 % de ItargÉ Dans un autre mode de réalisation, et de manière préférentielle, on ajoute une deuxième valeur de référence Iref2, inférieure à Itarg. De la même manière que pour Irefl, on mesure le temps tCm2 que met le comparateur correspondant pour atteindre cette valeur (ref2É De ces deux mesures tcm, et tcm2i il est alors aisé d'extrapoler, par exemple par extrapolation linéaire, la valeur tc,,,, permettant d'obtenir (courbe B) la valeur cible Itarg. La deuxième valeur de référence Iref2 est choisie en fonction de la bobine et de l'intensité cible. De préférence, on placera (ref2 telle qu'elle soit environ égale à 20 % de Itarg. Cette étape de mise à jour du modèle est réalisée à une fréquence paramétrable. Elle peut par exemple être faite à chaque cycle moteur, ou à un nombre donné de 10 kilomètres. Ainsi, il est possible d'avoir une mise à jour quasi continue et permanente du modèle du temps de conduction de la bobine afin de refléter au mieux le comportement réel de la bobine, de manière simple et non onéreuse. De même, si l'utilisation ou le type du véhicule ne nécessite pas une mise à jour 15 aussi fréquente, on peut prévoir que celle-ci se fasse, par exemple, à chaque démarrage, à chaque révision, ou tous les 10.000 km. Le procédé selon l'invention est donc avantageusement utilisé pour générer un signal représentatif de l'état de la bobine. A cet effet on stocke une valeur seuil d'alarme dans le dispositif de gestion 20 moteur et de commande ECU. Puis on compare l'écart entre cette valeur seuil et une fonction du temps de conduction réel calculé (tcca,c). Si le seuil est atteint, des moyens d'alerte génèrent un signal avertissant du comportement défectueux de la bobine. Dans un premier mode de réalisation, la fonction du temps de conduction est une 25 comparaison entre le temps de conduction réel calculé (tc,a,c) et au moins l'un des temps de conduction (tct rg) mis en mémoire dans le modèle. Dans un deuxième mode de réalisation, la fonction du temps de conduction est le temps de conduction réel calculé (tcu,c) lui-même. De préférence, on placera la valeur seuil d'alarme de sorte qu'elle représente une variation autour de la valeur tctarg initiale, par exemple +1- 20 %. Afin de remplacer une bobine avant une panne, on peut ainsi, en conservant en mémoire les temps de conduction mis à jour, obtenir un système d'alerte basé sur l'écart entre le temps de conduction calculé à un instant t et au moins l'un des temps de conduction calculés dans un cycle précédent, ce qui permet par exemple de détecter une dégradation non linéaire du comportement de la bobine; ou détecter un temps de conduction dont la valeur absolue a atteint un seuil d'alerte. Avantageusement, le procédé selon l'invention est adapté à la qualité du mélange carburant/comburant. REVENDICATIONS 1. Procédé de commande d'un courant primaire dans un circuit primaire inductif d'une bobine d'allumage équipant un moteur à combustion interne, le moteur comprenant un dispositif de gestion moteur et de commande (ECU), le procédé comprenant les étapes consistant à : É commander l'alimentation en courant primaire de la bobine d'allumage par le dispositif de gestion moteur et de commande (ECU), É établir le courant primaire dans le circuit primaire en vue de délivrer ce courant avec une intensité cible (Itarg) propre à la bobine, et É contrôler l'intensité réelle du courant délivré, caractérisé en ce que: un modèle du comportement de la bobine, reliant l'intensité du courant délivré à la durée d'établissement du courant ou temps de conduction est implanté dans le dispositif de gestion moteur et de commande (ECU), et en ce que le contrôle de l'intensité réelle est réalisé par des mesures du temps de conduction. 2. Procédé de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le modèle est stocké sous forme de table, en particulier à une seule ligne, comprenant la mise en mémoire de la valeur de l'intensité de référence (Itarg) et du temps de conduction (tctarg) correspondant, et la mise en mémoire, d'au moins une intensité de référence (Ifef,, Ifef2), sous forme de seuil(s), chaque intensité de référence étant inférieure à l'intensité de référence (Itarg), et des temps de conduction respectifs (tcref,, tcref2) correspondants. 3. Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, une étape de mise à jour du modèle. 4. Procédé de commande selon la revendication 3, dans lequel la mise à jour du 25 modèle comprend les étapes suivantes: - comparaison de l'intensité réelle reçue avec au moins l'une des intensités de référence (Iref,, Iref2), génération d'un signal d'atteinte du seuil correspondant, - mesure du temps nécessaire (tcm,, tcm2) pour atteindre cette valeur seuil, 30 depuis l'instant d'application du courant, - génération d'un signal représentatif de cette valeur de temps de conduction (tcm1, tcm2), - calcul du temps de conduction réel (tcrn,c) à partir d'au moins une des valeurs mesurées (tcm,, tcm2), et - remplacement de la valeur du temps de conduction mise en mémoire (tCtarg) par la valeur du temps de conduction réel (tc,a,c) calculé. 5. Procédé de commande selon la revendication 4, caractérisé en ce que la comparaison de l'intensité réelle reçue avec au moins l'une des intensités de référence est faite par des moyens physiques situés dans le dispositif de gestion moteur et de commande (ECU), en particulier un comparateur. 6. Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que les moyens de mesure du temps nécessaire pour atteindre la valeur seuil correspondante sont des moyens physiques situés dans le dispositif de gestion moteur et de commande (ECU), en particulier un temporisateur. 7. Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, 10 caractérisé en ce que l'étape de mise à jour du modèle est réalisée à une fréquence paramétrable. 8. Utilisation du procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, pour générer un signal représentatif de l'état de la bobine, par comparaison d'une valeur seuil d'alarme stockée dans le dispositif de gestion moteur et de commande (ECU), avec une fonction du temps de conduction réel calculé (tcu,c). 9. Utilisation du procédé selon la revendication 8, dans laquelle la fonction du temps de conduction est une comparaison entre le temps de conduction réel calculé (tcca,c) et au moins l'un des temps de conduction (tctarg) gardé en mémoire dans le modèle. 10. Utilisation du procédé selon la revendication 8, dans laquelle la fonction du temps de conduction est le temps de conduction réel calculé (tc,a,c) lui-même.