Brevet FR2886343A1 — publié le 20061201

"Procédé de synchronisation d'un dispositif de contrôle d'un moteur à explosion" La présente invention concerne un procédé de synchronisation d'un dispositif de contrôle d'un moteur à explosion. Elle permet de favoriser des mesures de réduction de la pollution entraînée par l'utilisation d'un moteur à explosion. Dans l'état la technique, il est connu qu'un moteur à explosion est équipé d'au moins un piston disposé dans une chambre à combustion et qui, à chaque explosion d'un mélange io détonnant, est repoussé par l'expansion du volume de la chambre de combustion. Le piston est mécaniquement couplé à un arbre moteur ou vilebrequin, et un cycle thermodynamique est appliqué au gaz de façon à faire produire de l'énergie à la machine thermodynamique constituée par le moteur à explosion. Ainsi qu'il is est connu aussi, le contrôle de la phase d'explosion d'un mélange détonnant est assuré sur la base de la détection du point mort haut, qui sert alors d'instant de synchronisation d'une séquence de commande de fonctionnement du moteur à explosion appliquée par le dispositif de contrôle du moteur à explosion. Dans l'état de la technique, il est connu de détecter le point mort haut pour chaque cylindre à l'aide d'un capteur mécanique qui est disposé sur un arbre à cames qui tourne à une vitesse angulaire moitié de celle de l'arbre moteur. Différentes dispositions permettent de transformer le signal de détection du point mort haut en un signal de synchronisation permettant de commander l'allumage d'une bougie qui produit l'explosion d'un mélange introduit dans la chambre à combustion. La synchronisation des conditions de pression et de mélange avec la formation de l'étincelle électrique d'allumage assure des conditions optimales pour réduire la pollution à l'intérieur des gaz d'échappement produit à la fin de la combustion. Le renforcement des normes de lutte contre la pollution a rendu inefficace les dispositions dans lesquelles la détection du point mort haut est assurée par un simple capteur mécanique associé à un arbre à cames. Dans le document US-A1-2002/0173146, il est décrit un procédé de détermination du point mort haut dans le cas d'un moteur à combustion interne dans lequel un capteur de pression est disposé dans la canalisation d'admission d'une mélange. Le signal de détection de pression à l'intérieur de la canalisation d'admission est pris en compte pour commander l'allumage de la bougie. Dans ce document, il est précisé que l'on recherche une io variable basée sur le calcul de la dérivée temporelle du signal de détection du capteur de pression. Quand la valeur détectée de cette variable est trouvée supérieure à un seuil donné, la synchronisation de la commande de l'allumage est exécutée en modifiant le cycle lui-même. is Dans un tel état de la technique, il est nécessaire de disposer de la mesure mécanique du point mort haut, et la détection de la pression doit être assurée pour chaque cylindre de manière autonome. En particulier, la mesure de la pression est utilisée sous forme dérivée, de sorte que ce qui est contrôlé est plutôt la variation de la synchronisation du contrôle du moteur à explosion plutôt que la synchronisation de ce contrôle par elle-même. Dans un tel état de la technique, on note aussi que le capteur de pression est disposé en dehors de la chambre de combustion, puisqu'il est disposé sur la canalisation d'admission du mélange en aval du papillon d'admission. Or, le problème technique posé dans l'invention concerne une synchronisation du contrôle du moteur à explosion sur un point du cycle thermodynamique extrêmement précis pour ce qui concerne les conditions de pression et de mélange dans le cylindre lorsque le point mort haut est atteint. La disposition dans la canalisation d'admission ne permet pas d'atteindre les objectifs de précision que vise la présente invention. De plus, dans le document US-A1-2002/0173146, il est décrit une méthode de prise en compte du signal de détection de pression qui dépend des caractéristiques du capteur de pression. La méthode exige donc un calibrage du capteur de pression pour chacun des quatre cylindres du moteur à explosion. De plus, une adaptation de la détection de chaque capteur de pression aux autres capteurs de pression doit être exécutée pour l'ensemble du moteur, et si les valeurs de détection des capteurs de pression divergent lors de leur durée de vie en utilisation sur le moteur à io explosion, il faut en plus prévoir un mécanisme automatique d'ajustage pour permettre un fonctionnement équilibré sur les quatre cylindres du moteur à explosion. La présente invention apporte remède à ces inconvénients de l'état de la technique en ce qu'elle concerne un procédé de is synchronisation d'un dispositif de contrôle d'un moteur à explosion qui consiste, lors de chaque cycle thermodynamique: - - à mesurer une valeur de pression à l'intérieur de la chambre à combustion d'au moins un cylindre du moteur à explosion, -- à détecter une grandeur indicatrice du volume de ladite chambre de combustion; - - à mémoriser une valeur de la pression mesurée lorsque la grandeur indicatrice du volume de ladite chambre de combustion passe par une valeur de référence comme le point mort haut, - - à comparer, lors d'au moins un cycle suivant, ladite valeur de pression mémorisée à une valeur de pression de référence de façon à produire un signal de synchronisation. Selon un aspect de l'invention, avant d'effectuer la comparaison à une valeur de référence, le procédé consiste: - - si la valeur de pression mémorisée est plus petite que la valeur de référence, à remplacer ladite valeur de référence par ladite valeur détectée, et -- si la valeur de pression mémorisée est plus grande que la valeur de référence à utiliser ladite grandeur indicatrice du volume comme signal de synchronisation. Selon un aspect de l'invention, on mémorise la valeur de détection produite par le capteur de pression, puis en ce que cette valeur est comparée à un seuil prédéterminé dénommé Ps de sorte que si la valeur instantanée de pression est supérieure à la valeur de seuil, alors le point mort haut est identifié comme étant le point mort haut recherché et le signal de synchronisation io passe à sa valeur active de sorte que le dispositif de contrôle du moteur reçoit un signal de synchronisation. Selon un aspect de l'invention, le procédé comporte une étape de test de la détection de la présence d'un front sur le signal de détection du point mort haut délivré par le capteur is d'angle de vilebrequin. Selon un aspect de l'invention le procédé comporte, si le test est négatif, une étape de test de détection d'un signal de synchronisation qui indique que l'on est toujours dans un état de synchronisation correcte, et si le test est positif, une étape de test pour vérifier si le signal de détection de pression délivré par le capteur de pression installé dans la chambre de combustion est inférieur à une valeur de seuil prédéterminée mémorisée dans une mémoire associée au dispositif de contrôle. Selon un aspect de l'invention, si le test est négatif, lors d'une étape, on mémorise dans la mémoire contenant la valeur de seuil prédéterminée la valeur instantanée du signal de détection de la pression qui servira lors d'une étape ultérieure comme valeur de seuil et en ce que le contrôle passe à nouveau à l'entrée du test de détection d'un signal de synchronisation. Si le test est positif, on exécute, lors d'une étape, le chargement à la valeur active d'une variable d'état de synchronisation et le contrôle passe ensuite à une étape de mise à jour des sorties du dispositif de contrôle de façon à assurer le contrôle du moteur à explosion en fonction de la synchronisation appliquée. Selon un aspect de l'invention, si le test est négatif, on exécute une étape de fin et, si le test est positif, on exécute aussi l'étape de mise à jour des sorties du dispositif de contrôle de façon à assurer le contrôle du moteur à explosion en fonction de la synchronisation. Selon un aspect de l'invention, le procédé consiste, lors du premier point mort haut rencontré, à initialiser la valeur io mémorisée de pression à une valeur très petite de façon à éviter la possibilité de fausse synchronisation au lancement. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description des figures annexées parmi lesquelles: - la figure 1 est un schéma d'un moteur à explosion contrôlé selon le procédé de l'invention; - la figure 2 est un organigramme d'un mode de réalisation du procédé de l'invention; et - la figure 3 comporte trois diagrammes représentant des cas particuliers de fonctionnement d'un dispositif de contrôle de moteur à explosion mettant en ceuvre le procédé de synchronisation de l'invention. À la figure 1, on a représenté de manière schématique un moteur à explosion contrôlé selon le procédé de l'invention. Le moteur est représenté en coupe schématique en même temps que le schéma de connexions électriques des différentes parties électriques avec le dispositif de contrôle du moteur à explosion. La chambre de combustion 4 est limitée dans sa partie inférieure par le piston 6, qui entraîne un arbre moteur de sorte que la position du piston peut-être détectée, au moins en un point particulier de la course, à l'aide d'un capteur d'angle de vilebrequin 9. Il est ainsi possible de connaître une valeur estimée du volume de la chambre de combustion 4, particulièrement lorsque le piston 6 atteint son point mort haut. Le mouvement de translation du piston 6 est transformé en moment de rotation du vilebrequin à l'aide de la bielle 7, ainsi qu'il est connu. La partie supérieure de la chambre de combustion 4, ou cylindre, comporte au moins une tubulure d'admission 2, équipée de sa propre soupape, au moins une tubulure d'échappement 3, équipée de sa propre soupape, ainsi que d'une bougie d'allumage et ou d'un injecteur 1 par lequel est initié la combustion du mélange détonnant selon l'une ou l'autre des techniques classiques. io Le volume disponible de la chambre de combustion 9 est une grandeur essentielle qu'il faut contrôler si on veut réduire la pollution, notamment de façon à ce que la combustion soit aussi complète que possible, et que les produits toxiques puissent être éliminés de manière efficace après le temps de combustion. À cette fin, un capteur d'angle de vilebrequin 4 est prévu pour mettre en oeuvre le procédé de l'invention et qui produit au moins un signal indicatif du point mort haut ou de tout autre grandeur indicatrice du volume de la chambre de combustion 4, signal qui est transmis par des moyens connus à un moyen de détection du volume à l'intérieur de la chambre de combustion 4, moyen associé au dispositif de contrôle 8. Par ailleurs, on dispose dans la chambre de combustion 9 un capteur de pression 5 qui est électriquement connecté au dispositif de contrôle 8 du moteur à explosion de sorte que l'on soit capable de distinguer dans le cycle à quatre temps du point mort haut initiateur de l'allumage ou du point mort haut initiateur de l'aspiration. Il est alors possible de produire une synchronisation correcte du contrôle du moteur à explosion en fonction de la course et ou du volume à l'intérieur de la chambre de combustion. Le dispositif de contrôle 8 du moteur à combustion produit en réponse à l'exécution du procédé de l'invention un signal de commande de la bougie et/ou de l'injecteur 1 de façon à commander la combustion au moment le plus opportun pour la réduction de l'émission de produits polluants. À la figure 2, on a représenté un organigramme d'un mode de réalisation du procédé de synchronisation de l'invention. Après une étape de début 10, on exécute le test d'une condition de mise en service du procédé de l'invention lors d'une étape 12. Si le test 12 est négatif, on exécute lors d'une étape 14 la remise à zéro des sorties du dispositif de contrôle, des mémoires associées au dispositif de contrôle ainsi que des io compteurs qui seront décrits ci-après. À l'issue de cette remise à zéro lors de l'étape 14, on exécute une étape de fin 16. Si le test 12 est positif, on exécute, lors d'un test 18, la détection de la présence d'un front sur le signal de détection du point mort haut délivré par le capteur d'angle de vilebrequin. Si le is test 18 est négatif, on exécute lors d'un test 20 de détection d'un signal de synchronisation Synchro qui indique que l'on est toujours dans un état de synchronisation correcte. Si le test 18 est positif, on exécute un test 22 pour vérifier si le signal de détection de pression délivrée par le capteur de pression installé dans la chambre de combustion est inférieur à une valeur de seuil prédéterminée P_memo mémorisée dans une mémoire associée au dispositif de contrôle. Si le test 22 est négatif, lors d'une étape 24, on mémorise dans la mémoire contenant la valeur de seuil prédéterminée P_memo la valeur instantanée du signal de détection de la pression qui servira lors d'une étape ultérieure comme valeur de seuil. Le contrôle passe alors à nouveau à l'entrée du test 20 précité de détection d'un signal de synchronisation Synchro. Si le test 22 est positif, on exécute, lors d'une étape 28, le chargement à la valeur active d'une variable d'état de synchronisation Synchro = OUI et le contrôle passe ensuite à une étape 30 de mise à jour des sorties du dispositif de contrôle de façon à assurer le contrôle du moteur à explosion en fonction de la synchronisation appliquée par le procédé de l'invention. Si le test 20 est négatif, on exécute une étape de fin 26. Si le test 20 est positif, on exécute aussi l'étape 32 de mise à jour des sorties du dispositif de contrôle de façon à assurer le contrôle du moteur à explosion en fonction de la synchronisation appliqué par le procédé de l'invention. Puis le contrôle passe à une étape 32 de fin. Le procédé de l'invention est répété au moins pendant toute la durée de fonctionnement du dispositif de contrôle du io moteur à explosion. À la figure 3, on a représenté trois diagrammes respectivement a, b et c indicatifs de l'effet du procédé de synchronisation de l'invention. Au diagramme (a), on a représenté le signal produit par le capteur de détection de la pression dans la is chambre de combustion qui présente des crêtes 34 successives lors de chaque compression dans le cylindre considéré, séparées par des vallées comme la vallée 44, correspondant à la partie d'échappement. En particulier, on remarque en haut de chaque crête, une partie verticale 40 ou 48 qui correspond à un instant de point mort haut caractéristique du temps d'allumage dans le cycle à quatre temps. L'invention ne se limite pas un tel type de cycle bien entendu. À la figure 3, diagramme (b), on a représenté la forme du signal produit par le détecteur d'angle de vilebrequin qui a été calé sur le point mort haut à chaque tour de l'arbre moteur. On a aussi représenté une première demande de synchronisation 36 qui est testée lors de l'étape 12 du procédé représenté à l'organigramme de la figure 2, puis dans un autre essai ultérieur, une demande de synchronisation 54. Le signal produit par le détecteur d'angle vilebrequin produit une succession de traits verticaux 38, 42, 46, 56... caractéristiques des points morts hauts, mais dans lesquels sont mélangés les points morts hauts caractéristiques de l'allumage et ceux caractéristiques de l'échappement. À la figure 3, diagramme (c), on a représenté la forme du signal de synchronisation qui est produite sous la forme du signal de la variable Synchro, qui est testée lors du test 20 (figure 2) et mise à jour lors de l'étape 28 (figure 2) dans l'exécution du procédé de l'invention. On remarque que le signal de synchronisation 50 répond à la demande de synchronisation 36 quand elle est émise avant l'apparition du point mort haut 38, lorsque la valeur de détection du signal de capteur est élevé, c'est-à-dire supérieure à la valeur io de seuil prédéterminée testée lors de l'étape 22 (figure 2). On remarque que le signal de synchronisation 52 répond à la demande de synchronisation 54 quand elle est émise après l'apparition du point mort haut 38, lorsque la valeur de détection du signal de capteur de pression est élevée après l'apparition de la crête 48 sur le signal de détection de pression. Dans un mode particulier de réalisation, on s'assure que, au lancement du procédé de l'invention, lors du premier point mort haut rencontré, la valeur mémorisée est initialisée à une valeur très petite comme 0,1 Pa par exemple. La première valeur de pression mesurée est alors comparée à cette valeur et lui est toujours supérieure. Il n'y a donc pas de possibilité de fausses synchronisations au lancement du logiciel puisque la première valeur de pression mesurée va remplacer progressivement la valeur de configuration de la variable de seuil P_memo. Dans un autre mode de réalisation, on mémorise à nouveau la valeur de détection produite par le capteur de pression. Mais cette valeur est comparée à un seuil prédéterminé dénommé Ps. Si la valeur instantanée de pression est supérieure à la valeur de seuil, alors le point mort haut est identifié comme étant le point mort haut recherché et le signal de synchronisation passe à sa valeur active de sorte que le dispositif de contrôle du moteur reçoit un signal de synchronisation. Si la valeur instantanée de pression est inférieure à la valeur de seuil, alors le point mort haut identifié est un point mort lo haut non recherché et le dispositif de contrôle du moteur ne recevra un signal de synchronisation que lorsque le prochain signal de détection de point mort haut pertinent sera détecté. Dans un mode préféré de réalisation, le moteur à explosions comporte plusieurs cylindres et le procédé de synchronisation de l'invention exploite le signal de mesure d'un seul capteur de pression en tenant compte de la liaison mécanique apportée par le vilebrequin entre les différents pistons. REVENDICATIONS 1 - Procédé de synchronisation d'un dispositif de contrôle d'un moteur à explosion caractérisé en ce qu'il consiste, lors de chaque cycle thermodynamique, -- à mesurer une valeur de pression à l'intérieur de la chambre à combustion d'au moins un cylindre du moteur à explosion, - - à détecter une grandeur indicatrice (10) du volume de ladite chambre de combustion; io -- à mémoriser une valeur de la pression mesurée lorsque la grandeur indicatrice du volume de ladite chambre de combustion passe par une valeur de référence comme le point mort haut; - - à comparer, lors d'au moins un cycle suivant (22), ladite is valeur de pression mémorisée à une valeur de pression de référence de façon à produire un signal de synchronisation. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'avant d'effectuer la comparaison à une valeur de référence, il consiste: -- si la valeur de pression mémorisée est plus petite que la valeur de référence, à remplacer ladite valeur de référence par ladite valeur détectée, et - - si la valeur de pression mémorisée est plus grande que la valeur de référence (24) à utiliser ladite grandeur indicatrice du volume comme signal de synchronisation. 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on mémorise la valeur de détection produite par le capteur de pression, puis en ce que cette valeur est comparée à un seuil prédéterminé dénommé Ps de sorte que si la valeur instantanée de pression est supérieure à la valeur de seuil, alors le point mort haut est identifié comme étant le point mort haut recherché et le signal de synchronisation passe à sa valeur active de sorte que le dispositif de contrôle du moteur reçoit un signal de synchronisation. 4 - Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de test (18) de la détection de la présence d'un front sur le signal de détection du point mort haut délivré par le capteur d'angle de vilebrequin. 5 - Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte, si le test (18) est négatif, une étape de test (20) de détection d'un signal de synchronisation Synchro qui indique que l'on est toujours dans un état de synchronisation correcte, et si le test (18) est positif, une étape de test (22) pour vérifier si le io signal de détection de pression délivré par le capteur de pression installé dans la chambre de combustion est inférieur à une valeur de seuil prédéterminée (P_memo) mémorisée dans une mémoire associée au dispositif de contrôle. 6 - Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que is si le test (22) est négatif, lors d'une étape( 24), on mémorise dans la mémoire contenant la valeur de seuil prédéterminée (P_memo) la valeur instantanée du signal de détection de la pression qui servira lors d'une étape ultérieure comme valeur de seuil, en ce que le contrôle passe à nouveau à l'entrée du test (20) de détection d'un signal de synchronisation Synchro, et en ce que si le test (22) est positif, on exécute lors d'une étape (28) le chargement à la valeur active d'une variable d'état de synchronisation (Synchro = OUI) et le contrôle passe ensuite à une étape (30) de mise à jour des sorties du dispositif de contrôle de façon à assurer le contrôle du moteur à à explosion en fonction de la synchronisation appliquée. 7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que si le test (20) est négatif, on exécute une étape de fin (26) et en ce que si le test (20) est positif, on exécute aussi l'étape (32) de mise à jour des sorties du dispositif de contrôle de façon à assurer le contrôle du moteur à explosion en fonction de la synchronisation. 8 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu'il consiste, lors du premier point mort haut rencontré, à initialiser la valeur mémorisée de pression à une valeur très petite de façon à éviter la possibilité de fausse synchronisation au lancement.