Brevet FR2909133A1 — publié le 20080530

Domaine de la présente invention La présente invention concerne un procédé de détection d'un défaut de la commande de soupape d'un moteur à combustion in-terne à coupure de cylindre, le moteur ayant au moins une installation pour déterminer le coefficient lambda de la combustion. L'invention concerne également un dispositif notamment appareil de commande, comprenant des moyens pour reconnaître un cylindre dans lequel en cas de coupure de cylindre du moteur à combustion interne, passe de l'air frais, le moteur à combustion interne ayant au moins une installation pour déterminer le coefficient lambda de la combustion, ainsi qu'un programme d'ordinateur pour la mise en oeuvre du procédé. Etat de la technique Dans le cas des moteurs à combustion interne à coupure de cylindre le risque est qu'un cylindre qui doit être déclenché soit coupé par erreur ou qu'un cylindre qui devrait être coupé ne l'est pas par erreur. Les cylindres coupés par erreur sont habituellement détectés par la détection des ratés. Une telle détection est par exemple décrite dans le document JP 2004-100486. En détectant les défauts ci-dessus par la détection de ratés on ne peut toutefois pas en général reconnaître un cylindre coupé par erreur. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un pro-cédé et un dispositif permettant de reconnaître un ou plusieurs cylin- dres coupés par erreur. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, la présente invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'en cas d'enrichissement du coefficient lambda au cours de la première période on reconnaît un pas-sage d'air à travers le cylindre dans lequel on a injecté au cours de la première période. Dans le cas d'un moteur à combustion interne à injection dans la tubulure d'admission ainsi que dans le cas d'un moteur à combustion interne à injection directe, la coupure d'un cylindre se réalise habituellement en laissant fermées en permanence la ou les soupapes 2909133 2 d'admission ou la ou les soupapes d'échappement de façon que l'air ne puisse plus traverser le cylindre. En même temps, on annule la quantité de carburant à injecter. Cela permet de couper un seul cylindre, plu-sieurs cylindres ou tous les cylindres du moteur. L'installation qui défi- 5 nit le coefficient lambda (sonde lambda) est habituellement une sonde à oxygène fournissant un signal électrique représentant le coefficient lambda. On peut avoir une unique sonde lambda pour tous les cylindres ou plusieurs sondes lambda, par exemple une sonde associée à chaque banc de cylindres ou une sonde lambda associée à chaque cy- 10 lindre. Le procédé selon l'invention suppose que l'on a soit seulement une sonde lambda soit une sonde pour chaque banc de cylindres. De façon préférentielle, en cas d'enrichissement du coefficient lambda à l'intérieur de la seconde période qui suit la première période dans le cas d'un moteur à combustion interne à injection dans la tubulure 15 d'admission, on aura une coupure correcte des cylindres. Dans le cas d'un moteur à combustion interne à injection directe, on reconnaîtra une coupure correcte si on observe un enrichissement du coefficient lambda seulement lorsqu'on réactive le cylindre. Le coefficient lambda réel est régulé sur une valeur de 20 consigne par une installation de régulation faisant par exemple partie de l'appareil de commande du moteur à combustion interne. Un écart de régulation peut se saisir par exemple sous la forme d'une grandeur de régulation du régulateur. La variation du coefficient lambda ou des coefficients lambda se fait de préférence par une action de régulation ; 25 cette action de régulation peut être définie comme une variation d'une grandeur de réglage par rapport à une valeur de la grandeur de réglage avant la première période. A la place d'observer le coefficient lambda on peut également observer le comportement de la régulation du coefficient lambda en fonction des actions de régulation. Une détermination du 30 coefficient lambda propre à chaque cylindre, le fonctionnement du moteur restant inchangé, n'est pas appliquée dans le procédé de l'invention. Toutefois on peut alimenter successivement différents cylindres avec des doses de carburant différentes ou couper complètement l'injection et observer la réaction des sondes lambda. Une modification 35 du coefficient de régulation lambda est une mesure de la variation du 2909133 3 coefficient lambda des gaz d'échappement après modification de la quantité à injecter dans au moins un cylindre ou ensuite d'un défaut. De manière préférentielle, on règle l'instant d'allumage du cylindre au cours duquel on injecte, sur un allumage retardé pour que 5 la participation au couple soit aussi réduite que possible et non défec- tueuse. De manière préférentielle, il est prévu que l'on active successivement l'injection pour une première période définie pour tous les cylindres coupés. Entre l'activation de l'injection d'un cylindre et la 10 neutralisation de l'injection dans un autre cylindre, on a de préférence un temps de pause au cours duquel l'injection de tous les cylindres coupés est elle-même neutralisée. En cas de moteur à combustion in-terne à injection directe, l'enrichissement de la valeur lambda se fait dans le cas d'un cylindre défectueux traversé par de l'air au cours du 15 temps actif lors de l'injection. La mesure du coefficient lambda dans le cas d'un moteur à combustion interne à injection brute par aspiration, on mesure de préférence la valeur du coefficient lambda sur une période définie en liaison avec le temps de travail au cours duquel s'est produite l'injection. La période définie est limitée vers l'arrière, de préférence selon les paramètres de fonctionnement du moteur à combustion interne, notamment de sa vitesse de rotation. De manière préférentielle, on active successivement l'injection pendant la première période définie, pour tous les cylindres coupés. Entre l'activation de l'injection d'un cylindre et la neutralisation 25 de l'injection d'un autre cylindre on aura une pause au cours de laquelle l'injection de tous les cylindres coupés est neutralisée. La pause facilite l'identification du cylindre pour lequel l'injection activée a provoqué une variation de la valeur du coefficient lambda, c'est-à-dire le pas-sage de l'air à travers le cylindre désactivé par erreur. 30 Le problème évoqué ci-dessus est également résolu par un dispositif, notamment un appareil de commande du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que chaque fois pour une première période définie on injecte du carburant dans un cylindre et en cas de variation au cours de la première période ou au cours d'une seconde période dé- 2909133 4 finie, adjacente, on reconnaît le passage d'air dans le cylindre dans le-quel on a injecté au cours de la première période définie. Le problème évoqué ci-dessus est également résolu par un programme d'ordinateur avec un code programme pour exécuter 5 toutes les étapes d'un procédé selon l'invention lorsque le programme est exécuté par un ordinateur. Dessins La présente invention sera décrite ci-après à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins annexés dans les-quels : - la figure 1 est un schéma d'un moteur à combustion interne, - la figure 2 est une représentation du coefficient lambda en fonction du temps pour un moteur à combustion interne à injection directe, - la figure 3 montre un ordinogramme du procédé. 15 Description d'un exemple de réalisation de l'invention La figure 1 montre un exemple d'un moteur à combustion interne 10 à injection directe comprenant deux bandes de cylindre portant les références B1, B2 pour un moteur à 8 cylindres. Mais de façon analogue on peut avoir des moteurs à 4 cylindres, 6 cylindres, 10 cylin- 20 dres et 12 cylindres ou analogue, alimentés par un collecteur d'admission commun. Les cylindres peuvent également être répartis en un seul banc de cylindres ou en plus de deux bancs de cylindres. Les cylindres finissent par un numéro de 1 à 8. A chaque cylindre 1 à 8 est associé un canal d'admission 11 débouchant dans le collecteur 12. Le 25 collecteur 12 est équipé d'un volet d'étranglement 13 et d'un débitmètre massique d'air 14. Un injecteur 15 est associé à chaque canal d'admission 11. L'injecteur 15 injecte du carburant dans le canal d'admission 11 respectif. Chacun des cylindres 1 à 8 comporte au moins une soupape d'admission et au moins une soupape 30 d'échappement non détaillées dans le schéma de la figure 1. L'ouverture de la soupape d'admission respective d'un cylindre permet l'alimentation en air ou en un mélange air/ carburant avec du carburant injecté par l'injecteur respectif pour être aspiré dans le cylindre correspondant. L'ouverture de la soupape d'admission permet d'évacuer le 35 mélange air-carburant brûlé dans la tubulure d'échappement en pas- 2909133 5 sant par le conduit d'échappement 16. Les conduits d'échappement 16 débouchent dans un collecteur d'échappement 16.1 pour le banc 1 et un collecteur d'échappement 16.2 pour le banc 2 ; ces deux collecteurs débouchent dans la conduite commune de gaz d'échappement 13.3. Les 5 collecteurs de gaz d'échappement 16.1 et 16.2 sont équipés chacun d'une sonde lambda 17.1, 17.2. A l'aide de la sonde lambda 17.1, 17.2 on mesure les coefficients lambda des bancs de cylindres B1, B2 respectifs. Les sondes lambda 17.1, 17.2 génèrent un signal électrique représentant le coefficient lambda respectif. En aval des ondes lambda 10 17.1, 17.2 il y a un ou plusieurs catalyseurs de gaz d'échappement ; d'autres éléments de circulation de gaz tels qu'un turbocompresseur de gaz d'échappement ou un moyen analogue peuvent équiper ces con-duites. Le coefficient lambda représente la teneur en oxygène du 15 mélange air/carburant par rapport à la teneur en oxygène nécessaire à une combustion stoechiométrique. Le coefficient lambda est régulé de façon individuelle par cylindre ou par banc suivant une valeur de consigne. Les grandeurs de commande de la régulation sont par exemple la quantité ou dose de carburant injectée par cylindrique ainsi que la 20 quantité d'air que l'on peut modifier dans le cas de commandes variables de soupapes par la durée de commande des soupapes d'échange de gaz. Cela permet de régler individuellement le degré de remplissage (charge des cylindres). Le degré de remplissage de tous les cylindres se règle par le volet d'étranglement. 25 A côté du mode de fonctionnement complet du moteur à combustion interne, selon lequel tous les cylindres participent au couple fourni au vilebrequin du moteur, il existe un mode de fonctionne-ment à demi-charge du moteur selon lequel seulement une partie des cylindres est activée (c'est-à-dire que le mélange carburant/air est al- 30 lumé pendant le temps de travail) et il participe ainsi au couple, ainsi qu'une coupure de poussée (coupure complète), mode dans lequel aucun cylindre n'est déclenché. Les cylindres non déclenchés sont entraînés par exemple du fait que la quantité de carburant injectée dans le cylindre respectif est annulée. En cas de commande variable des sou- 35 papes, il est en outre possible de fermer ou d'ouvrir en permanence la 2909133 6 ou les soupapes d'admission et la ou les soupapes d'échappement d'un cylindre tiré. Lorsque la ou les soupapes d'admission ou d'échappement d'un cylindre sont fermées en permanence, il n'y aura pas de passage d'air. Si alors on annule la quantité injectée, l'air sera poussé à travers 5 les cylindres respectifs car ceux-ci seront aspirés pendant le temps d'admission ils seront expulsés dans la conduite des gaz d'échappement pendant le temps d'expulsion. On supposera ci-après qu'un cylindre coupé ne fournit pas d'air (pas de traversée d'air) et qu'un cylindre coupé ne reçoit pas de carburant injecté. 10 A la figure 1, un cylindre coupé est représenté avec un cercle. En mode de fonctionnement du moteur à demi-charge, les cylindres 2, 3, 5, 8 ne sont pas déclenchés. Dans le cas d'un cylindre coupé, il peut arriver par erreur que de l'air traverse le cylindre alors qu'il n'y a pas d'injection de carburant. L'air est refoulé ou est aspiré par erreur 15 car les soupapes d'admission et d'échappement sont ouvertes et fer- mées au lieu d'être fermées en permanence. La figure 2 montre le diagramme d'un exemple de réalisation du procédé selon l'invention dans le cas d'un moteur à injection directe (moteur BDE). La figure montre le coefficient lambda en fonction 20 du temps t. On suppose dans ce cas qu'il s'agit d'un moteur 8 cylindres dont les cylindres 2, 3, 5, 8 ne sont pas déclenchés. Ce moteur est supposé fonctionner avec coupure de cylindres. Les cylindres 2, 3, 5, 8 de la figure 2 portent respectivement les références Z2, Z3, Z5, Z8. Entre les instants tl et t2 on injecte du carburant dans le cylindre 2. La durée 25 d'injection est une durée définie Ati,2. Cette injection est représentée à la figure 2 par un rectangle hachuré sous la ligne correspondant au coefficient lambda du moteur à combustion interne. Le coefficient lambda ne varie pas par l'injection du carburant dans le cylindre Z2 ; il n'y a pas de combustion puisque le cylindre 2 ne reçoit pas d'air frais. 30 Entre les instants t2 et t3, dans l'intervalle de temps At2,3 (pause) on n'injecte pas de carburant dans les cylindres 2, 3, 5, 8. Entre les instants t3 et t4 on injecte du carburant dans le cylindre 3 pendant la durée At3,4. Le coefficient lambda change alors car le mélange devient plus riche. A la figure 2 on ne tient pas compte du retard entre le début 35 de l'injection à l'instant t3 et une variation du coefficient lambda selon 2909133 7 une temporisation dépendant du moteur à combustion interne. De même, à la fin de l'injection à l'instant t4, le coefficient lambda ne reviendra pas immédiatement à la valeur initiale car il y a également une certaine temporisation. Entre l'instant t4 et l'instant t6 il y a de nouveau 5 une pause At4,s. Entre les instants ts et t6, on neutralise pendant la du-rée Ats,6, la coupure de l'injection du cylindre 5 puis on a de nouveau une pause At6,7 entre les instants t6 et t7 ; entre les instants t7 et t8, pendant la durée At7,8 on neutralise la coupure de l'injection dans le cylindre 8. On aura ainsi successivement pendant une première durée 10 Ati,2, At3,4, Ats,6, At7,8, la suppression de la neutralisation de l'injection de l'un des cylindres coupés si bien que du carburant sera injecté dans ce cylindre. Si de l'air est repoussé dans ce cylindre, ce qui se fait par aspiration, compression et allumage actif, il y aura combustion du carburant injecté, si bien que le mélange des gaz d'échappement du mo- 15 teur à combustion interne deviendra globalement plus riche. Les pauses At2,3, At4,s, At6,7 peuvent être significativement plus longues que les du-rées At1,2, At3,4, Ats,6, At7,8 au cours desquelles on supprime la neutralisation de l'injection d'un cylindre coupé. La première durée At1,2, At3,4, Ats,6, At7,8 se poursuit par 20 une seconde durée At1,2', At3,4', Ats,6', At7,8' au cours de laquelle on continue d'observer une éventuelle modification du coefficient lambda du moteur à combustion interne. La seconde durée peut chevaucher la première durée. Il peut également s'agir d'une première durée d'au moins une partie de la pause adjacente ou de l'ensemble de la pause. 25 Le procédé tel que décrit s'applique à la fois à un moteur à combustion interne à injection directe et aussi à un moteur à combustion interne à injection dans la tubulure d'admission. Un moteur à injection directe est appelé habituellement moteur BDE qui est l'abréviation d'injection directe d'essence ; un moteur à combustion in- 30 terne à injection dans la tubulure d'admission est appelé habituelle-ment moteur SRE représentant l'expression injection dans la tubulure d'admission. Le procédé décrit ci-dessus s'applique de manière illimitée à un cylindre défectueux d'un moteur à combustion interne à injec- 35 tion directe si le cylindre défectueux aspire de l'air comprime et injecte 2909133 8 puis brûle et expulse les gaz d'échappement brûlés. Ces gaz sont significativement plus riches que si l'on aspire que de l'air pour comprimer et expulser. Si le cylindre est correctement coupé, il n'est pas traversé par de l'air, si bien que du carburant s'accumule dans le cylindre et celui-ci 5 sera seulement expulsé au moment de l'interruption de la coupure pour produire alors certainement et brièvement un abaissement du coefficient lambda. Dans le cas d'un moteur à combustion interne à injection dans la tubulure d'admission, le procédé décrit ci-dessus à l'aide de la figure 2 s'applique de manière illimitée pour un cylindre traversé par de 10 l'air mais l'effet dans le cas d'un cylindre coupé correctement est toute-fois différent dans le cas d'un moteur à injection directe. Dans le cas d'un moteur à injection dans la tubulure d'admission, le carburant est injecté ainsi dans la tubulure d'admission. Si le cylindre est fermé, c'est-àdire s'il est coupé correctement comme dans le cas précédent, 15 l'air ne sera pas poussé dans le cylindre si bien qu'il y aura tout d'abord un mélange carburant/ air, riche, comme nuage formé par le mélange en amont de la soupape d'admission. Ce nuage se vaporise en général rapidement et le carburant sera aspiré par les cylindres voisins. Cela diminue le coefficient lambda des cylindres voisins et ainsi le coefficient 20 lambda global du moteur à combustion interne. Dans le cas d'un cylindre coupé correctement, selon le présent procédé, c'est-à-dire dans le cas d'un moteur à injection dans la tubulure d'admission, on mesurera au cours du temps un enrichissement du mélange, c'est-à-dire finale-ment un coefficient lambda des gaz d'échappement qui affiche un mé- 25 lange plus riche même si le cylindre a été coupé correctement. Cet enrichissement est mesuré avec un retard comme le montre la figure 3 pour le cylindre Z3, pour un moteur à combustion interne à injection dans la tubulure d'aspiration dont un cylindre n'a pas été coupé par erreur l'enrichissement est mesuré immédiatement par le coefficient 30 lambda mesuré dans les gaz d'échappement. Si dans le cas d'un cylindre coupé correctement, le carburant est injecté pendant la période At3,4 (la période At3,4 s'étend sur plusieurs cycles) il s'accumule tout d'abord du carburant en amont de la soupape d'admission. En commençant par l'instant t9, on aura une combustion du carburant alors réparti dans la 35 tubulure d'admission par les cylindres voisins (dans le cas du cylindre 2909133 9 Z3 il s'agit des cylindres Z1 et Z5, éventuellement aussi du cylindre Z7) si bien que l'on observera une variation lente dans une certaine mesure étalée du coefficient lambda. Dans la mesure où l'allumage n'est pas coupé et que la 5 dose injectée correspond à la charge d'air du cylindre respectif, dans le procédé décrit ci-dessus il y aura une combustion à la fois dans le cas d'un moteur à combustion interne à injection dans la tubulure d'admission et aussi dans celui fonctionnant avec injection directe, dans le cas d'un cylindre défectueux, c'est-à-dire traversé par de l'air. 10 Pour un cylindre coupé correctement, un moteur à injection directe d'essence peut avoir une combustion dans la mesure où de l'air frais se trouve dans le cylindre. Mais habituellement, des gaz résiduels emprisonnés ne permettant pas de combustion dans un cylindre coupé correctement. Dans tous les cas, en réglant l'angle d'allumage dans le sens 15 du retard, on réduit à un niveau faible l'effet sur le couple. La figure 3 montre un ordinogramme du procédé selon l'invention. Le procédé commence par l'étape 101. Dans l'étape 102 on détermine les cylindres Zn qui sont coupés pour le fonctionnement. Ces cylindres portent les références Zal, Za2, ..., Zan, références pour les- 20 quelles al, a2, ., an représentent une variable de comptage. Dans l'étape 103 on supprime la coupure de l'injection pour le premier cylindre Zan, coupé dans l'étape 102. Cela se poursuit par une injection de carburant dans l'un des cylindres coupés. Puis, dans l'étape 104, on observe le coefficient lambda ou le comportement de la régulation du 25 coefficient lambda. Dans l'étape 105 on vérifie si le coefficient lambda correspond à un mélange plus riche. Si cela est le cas, la situation est caractérisée par l'embranchement J de sorte que le cylindre Zan dans l'étape 106 est marqué comme défectueux, par exemple en mettant à l'état un bit de défaut dans l'appareil de commande. Si dans l'étape 105 30 on a constaté aucun enrichissement du coefficient lambda, cela est indiqué par la lettre N, si bien que dans l'étape 107 on détermine le cylindre suivant qui a été coupé ; cela est représenté par an = an + 1. Dans l'étape 108 on vérifie si tous les cylindres coupés ont déjà été testés. Si cela n'est pas le cas, la réponse est indiquée par l'option N et on passe à 35 l'étape 102 pour vérifier le cylindre suivant. Lorsque tous les cylindres 2909133 io ont été vérifiés, cela est indiqué par l'option J dans l'étape 108 et le pro-cédé se termine par l'étape 109. 5..FT: PROCEDE ET DISPOSITIF DE DETECTION D'UN DEFAUT DE LA COMMANDE DE SOUPAPE D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE A COUPURE DE CYLINDRE REVENDICATIONS 1 ) Procédé de détection d'un défaut de la commande de soupape d'un moteur à combustion interne (10) à coupure de cylindre, le moteur (10) ayant au moins une installation (17.1, 17.2) pour déterminer le coeffi-cient lambda de la combustion, caractérisé en ce que chaque fois pour une première période déterminée (At) on injecte du carburant dans un cylindre qui doit être coupé et en cas de variation du coefficient lambda au cours de la première période (At) on conclut que l'air traverse le cylindre dans lequel on a injecté au cours de la première période (At). 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' en cas d'enrichissement du coefficient lambda au cours de la première période (At) on reconnaît un passage d'air à travers le cylindre dans le-quel on a injecté au cours de la première période (At). 3 ) Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu' en cas d'enrichissement du coefficient lambda au cours d'une seconde période (At') faisant suite à la première période (At), dans le cas d'un moteur à combustion interne à injection dans la tubulure d'admission, on reconnaît une coupure correcte du cylindre. 4 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détermine la variation des valeurs de coefficient lambda par une action de régulation sur une régulation du coefficient lambda. 5 ) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu' on détermine l'action de régulation comme variation d'une grandeur de réglage par rapport à une valeur de la grandeur de réglage avant la première période (At). 5 2909133 12 6 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on règle l'instant d'allumage du cylindre dans lequel on injecte sur un retard d'allumage. 7 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on active successivement l'injection de tous les cylindres coupés pendant une première période (At). 10 8 ) Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu' entre l'activation de l'injection d'un cylindre et la neutralisation de l'injection d'un autre cylindre il y a une pause au cours de laquelle on 15 neutralise l'injection de tous les cylindres coupés. 9 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' en cas de moteur à combustion interne à injection directe, 20 l'enrichissement du coefficient lambda se fait au cours du temps qui suit le temps de travail avec injection active. 10 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que 25 dans le cas de moteurs à combustion interne à injection dans la tubulure d'admission, on mesure le coefficient lambda sur un intervalle de temps défini faisant suite au temps de travail dans lequel il y a eu injection. 30 11 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on limite vers l'arrière la période définie selon les paramètres de fonctionnement du moteur à combustion interne, notamment sa vitesse de rotation. 35 2909133 13 12 ) Dispositif, notamment appareil de commande, comprenant des moyens pour reconnaître un cylindre dans lequel en cas de coupure de cylindre du moteur à combustion interne (10), passe de l'air frais, le moteur à combustion interne (10) ayant au moins une installation 5 (17.1, 17.2) pour déterminer le coefficient lambda de la combustion, caractérisé en ce que chaque fois pour une première période définie on injecte du carburant dans un cylindre et en cas de variation au cours de la première période ou au cours d'une seconde période définie, adjacente, on reconnaît le 10 passage d'air dans le cylindre dans lequel on a injecté au cours de la première période définie. 13 ) Programme d'ordinateur à code programme pour exécuter toutes les étapes selon l'une des revendications 1 à 11 lorsque le programme 15 est exécuté par un ordinateur. 20