Brevet FR2945078A1 — publié le 20101105

PROCEDE DE CONTROLE DU FONCTIONNEMENT D'UN MOTEUR [0001] La présente invention concerne un procédé de contrôle du fonctionnement 5 d'un moteur notamment du type diesel. [0002] La stabilité de fonctionnement d'un moteur Diesel de véhicule permet de garantir à l'utilisateur du véhicule un usage satisfaisant. Les à-coups peuvent notamment être évités. Il est de ce fait souhaitable de pouvoir contrôler le fonctionnement d'un moteur Diesel de véhicule. 10 [0003] Le document EP-B-O 986 708 décrit ainsi un système d'injection de carburant à rampe commune comprenant une pluralité d'injecteurs de carburant pour injecter le carburant à une pression sélectionnée à partir d'une rampe commune dans les cylindres d'un moteur à combustion interne. Le système comporte également une rampe commune raccordée aux injecteurs pour accumuler le carburant à la pression 15 sélectionnée, une pompe à carburant à débit variable raccordée à la rampe commune. La pompe comprend une soupape à commande par solénoïde pour réguler le débit de carburant entrant dans la pompe et une régulation électronique du moteur pour fournir une pluralité d'entrées correspondant aux conditions de fonctionnement du moteur. 20 [0004] Une régulation électronique de pression de carburant comprend un capteur pour détecter la pression réelle de la rampe, un dispositif de commande de pression comprenant une logique pour déterminer un écart de pression sur la base de la pression réelle détectée et des conditions de fonctionnement du moteur. La régulation électronique comporte en outre un régulateur de débit de pompe 25 comprenant une logique pour déterminer le pourcentage d'utilisation de la pompe en fonction de l'écart de pression et un générateur de signal de régulation de pompe comprenant une logique pour déterminer un signal de régulation sur la base du pourcentage d'utilisation de la pompe et une logique pour émettre ce signal pour activer le solénoïde de la pompe. 30 [0005] La logique pour déterminer l'écart de pression comprend une logique pour déterminer une pression souhaitée sur la base des entrées de valeurs de vitesse du moteur et de couple du moteur provenant de la régulation du moteur et l'écart de pression est la différence entre la pression souhaitée et la pression réelle. [0006] Il est également connu du document FR-A- 2 768 179 un procédé pour détecter une perturbation anormale du couple d'un moteur à combustion interne et suspendre le fonctionnement d'un système de diagnostic des ratés de combustion, du type opérant par analyse des valeurs d'une grandeur représentative de la qualité des combustions par observation de la rotation du vilebrequin du moteur. Le procédé comporte la définition d'un critère de stabilité de ladite grandeur pour chacun des cylindres du moteur et pour chacune des combustions, la comparaison, après chaque combustion, de ce critère de stabilité avec un seuil prédéterminé et la détection d'une perturbation anormale du couple lorsque ledit critère de stabilité est supérieur audit seuil un nombre de fois consécutives donné, pour au moins un cylindre. [0007] Le document FR-A-2 874 656 décrit un système de contrôle du fonctionnement d'un moteur Diesel de véhicule automobile associé à des moyens d'alimentation en carburant de celui-ci et à des moyens de recirculation des gaz d'échappement en entrée de celui-ci. Le système de contrôle comprend des moyens de pilotage des moyens d'alimentation en fonction du régime de rotation du moteur et d'une consigne effective de couple de celui-ci et des moyens de pilotage des moyens de recirculation en fonction d'au moins la consigne effective de couple. Le système de contrôle comporte des moyens de détermination d'une consigne de couple reconstruite à partir d'informations délivrées par des moyens d'acquisition de la richesse des gaz d'échappement du moteur et de débit d'air en entrée de celui-ci. Le système de contrôle comporte en outre des moyens de réglage de moyens de pilotage des moyens de recirculation reconstruite afin de minimiser l'émission de polluants émis par le moteur. [0008] Mais, aucun des documents précités ne permet de contrôler efficacement le fonctionnement d'un moteur de véhicule. [0009] Il existe donc un besoin pour un procédé permettant de contrôler plus efficacement le fonctionnement d'un moteur Diesel de véhicule. [ooio] Pour cela, l'invention propose un procédé de contrôle du fonctionnement d'un moteur associé à un rail d'injection de carburant dans le moteur, caractérisé en ce qu'il comporte la détermination de la dérivée de la pression de carburant dans le rail par rapport au régime du moteur, la modélisation du couple du moteur à partir la dérivée de la pression de carburant dans le rail par rapport au régime du moteur, la détermination de la stabilité du couple du moteur modélisé, la détermination de la dérivée maximum admissible de la pression de carburant dans le rail par rapport au régime du moteur pour laquelle le couple n'est pas stable. [0011] Dans une variante, le rail étant une partie d'une boucle de carburant comportant au moins un capteur de pression et une pompe activée en fonction du signal du capteur, le procédé est caractérisé en ce que le temps de réponse de la pompe par rapport à la détection du capteur est pris en compte dans la modélisation du couple du moteur. [0012] Dans une variante, le moteur équipant un véhicule comportant en outre une chaîne de traction entre le moteur et des roues, le procédé est caractérisé en ce que la modélisation du couple du moteur prend en compte des caractéristiques de la chaîne de traction. [0013] Dans une variante, les caractéristiques de la chaîne de traction sont obtenues par mesure de grandeurs physiques du véhicule. [0014] Dans une variante, le véhicule comprenant en outre une boîte de vitesses, le procédé est caractérisé en ce qu'une grandeur physique du véhicule est le rapport de la boîte de vitesses. [0015] Dans une variante, le moteur opérant selon plusieurs points de fonctionnement, le procédé est caractérisé en ce que l'information relative à la boucle de carburant étant la dérivée de la pression de carburant dans le rail par rapport au régime du moteur pour chacun des points de fonctionnement. [0016] L'invention a également pour objet un véhicule comprenant un moteur, un rail d'injection de carburant alimentant en carburant le moteur, et un calculateur adapté à mettre en oeuvre le procédé défini plus haut. [ooi7] Dans une variante, le moteur du véhicule est un moteur Diesel à injection directe. [0018] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit des modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple uniquement et en références aux dessins qui montrent : • figure 1, une vue schématique d'un véhicule ; • figure 2, un exemple d'ordinogramme du procédé de contrôle. [0019] L'invention se rapporte à un procédé de contrôle du fonctionnement d'un moteur Diesel de véhicule. [0020] Le procédé peut être mise en oeuvre dans un véhicule 10 tel qu'illustré sur la figure 1. Le véhicule 10 comprend un moteur Diesel 12. Le moteur 12 est du type à injection directe. Selon l'exemple de la figure 1, le véhicule 10 comporte une boucle 14 de carburant. La boucle 14 permet d'alimenter en carburant le moteur 12 depuis un réservoir 16 de carburant. La boucle 14 comprend un rail 18 d'injection de carburant alimentant en carburant le moteur 12 via des injecteurs 19. A titre d'exemple, dans la figure 1, le moteur 12 comprend quatre cylindres non représentés sur la figure et quatre injecteurs 19, un injecteur 19 alimentant en carburant un cylindre. [0021] Le carburant est injecté dans le rail 18 par une pompe 20 qui impose une pression de carburant importante dans le rail 18. Les contraintes physiques et réglementaires sur la pollution ainsi que le désir d'obtenir de bonnes performances pour le moteur 12 imposent une modulation de la pression de carburant dans le rail 18 sur une large plage de valeurs. La modulation de la pression dans le rail 18 d'injection est assurée au moyen d'un calculateur 22 et de capteurs mesurant des grandeurs physiques dans le rail 18 d'injection. [0022] Selon l'exemple de la figure 1, la boucle 14 de carburant comporte un capteur 24 de pression mesurant la pression dans le rail 18. La pompe 20 peut être activée en fonction du signal du capteur 24 via un traitement par le calculateur 22. A cet effet, le calculateur 22 peut comprendre plusieurs unités. Le calculateur 22 peut notamment comporter une unité 26 de définition de la consigne de carburant à injecter dans le rail 18. [0023] Une flèche 30 en pointillés relie un capteur 28 du régime du moteur 12 donnant l'évolution temporelle du régime du moteur 12 à l'unité 26 de définition. La flèche 30 indique que l'unité 26 de définition de la consigne de carburant à injecter prend notamment en compte une information sur le régime du moteur en provenance du capteur 28. L'unité 26 de définition permet d'obtenir une consigne de pression dans le rail 18 qui est envoyée vers une unité 32 de régulation de la pression dans le rail 18 du calculateur 22 comme le montre la flèche 34 en pointillés. [0024] L'unité 32 de régulation est une unité de contrôle qui peut agir sur la pompe 20 ainsi que l'illustre la flèche 36 en pointillés à partir de la consigne envoyée par l'unité 26 de définition et des mesures de pression effectuées par le capteur 24 comme le montre la flèche 38 en pointillés. Le calculateur 22 peut en outre comporter une unité 40 de contrôle de l'injection de carburant qui assure l'injection de carburant dans le moteur 12 par contrôle des injecteurs 19 ainsi que l'illustre la flèche 41 en pointillés. La masse de carburant à injecter peut en particulier être contrôlée à l'aide de la mesure de l'évolution de la pression dans le rail 18 d'injection ce que montre la flèche 42 en pointillés. [0025] Le véhicule 10 comporte en outre une chaîne 44 de traction entre le moteur 12 et les roues 46 et 48. Les roues 46 sont des roues avant, c'est-à-dire des roues placées vers l'avant dans le sens de déplacement usuel d'un véhicule, et les roues 48 sont des roues arrière, c'est-à-dire des roues placées vers l'arrière dans le sens de déplacement usuel d'un véhicule. [0026] Dans l'exemple de la figure 1, la chaîne 44 de traction entraîne uniquement les roues avant dont seule la roue avant du côté conducteur est représentée sur la figure 1 mais il est entendu que d'autres configurations sont possibles. Notamment, pour un véhicule à quatre roues motrices, la chaîne 44 de traction entraîne à la fois les roues 46 avant et les roues 48 arrière. La chaîne 44 peut comprendre un embrayage 47 qui permet de désaccoupler un arbre moteur 49 d'un arbre récepteur 50. L'arbre moteur 49 est entraîné par le moteur 12. L'arbre récepteur 50 entraîne les pignons non représentés d'une boîte de vitesses 52 permettant le changement de rapport de vitesse. La chaîne 44 comporte en outre un différentiel 54 permettant aux roues avant de tourner à des vitesses différentes lors du passage d'une courbe. [0027] Dans un véhicule, le moteur 12 entraînant la chaîne 44 de traction, le régime du moteur 12 dépend des couples appliquées sur la chaîne 44. En effet, la chaîne 44 de traction étant un système oscillant, le régime du moteur 12 peut avoir tendance à osciller lorsqu'un couple est appliqué à la chaîne 44. La fréquence de ces oscillations est fonction des raideurs et frottement des éléments de la chaîne 44 de traction tels les suspensions moteur, les transmissions transversales, des inerties du moteur 12 et du véhicule 10 et enfin des éléments de démultiplication tels boîte de vitesses 52, pont ou roues 46. [0028] L'utilisation d'une information sur le régime du moteur 12 qui dépend de la chaîne 44 de traction pour piloter la boucle 14 de carburant par l'unité 26 de définition de la consigne entraîne une mise en relation de la boucle 14 de carburant et la chaîne 44 de traction. De plus, il existe un couplage entre la chaîne 44 de traction et le moteur 12 pouvant conduire à des instabilités du couple du moteur 12. En d'autres termes, la chaîne 44 de traction étant un système oscillant, les modes d'oscillation de la chaîne 44 qui est couplée au moteur 12 et créent des instabilités sur le couple du moteur 12. [0029] Les instabilités qui en résultent ont notamment lieu lors des phases de validation du véhicule 10 (tests sur banc par exemple). Cela peut entraîner des retards sur la mise au point du moteur 12. En phase d'utilisation, des problèmes peuvent également survenir. Du fait du coût lié aux interventions en concession pour résoudre de tels problèmes pour l'utilisateur, la qualité du véhicule 10 perçue peut aussi diminuer si la mise en relation des modes oscillants de la chaîne 44 de traction et le moteur 12 n'est pas pris en compte pour contrôler le fonctionnement du moteur 12. [0030] Il est donc souhaitable de mettre en oeuvre un procédé de contrôle prenant en compte le fait que le moteur 12 soit relié à la chaîne 44 qui est un système oscillant. Le calculateur 22 peut ainsi être adapté à mettre en oeuvre un procédé de contrôle du fonctionnement du moteur 12, dont la figure 2 illustre un exemple d'ordinogramme. [0031] Le procédé peut comporter une étape 66 de détermination de l'information relative à la boucle 14 de carburant. L'information relative à la boucle 14 de carburant peut être la pression dans le rail 18. La détermination de l'information relative à la boucle 14 permet une mise au point de la boucle 14 de carburant du moteur 12. D'autres actionneurs peuvent également être contrôlés par l'information relative au régime du moteur 12. [0032] Le procédé peut comporter une étape 68 de calcul de la dérivée de la pression de carburant dans le rail 18 par rapport au régime du moteur 12. Le moteur 12 comprenant plusieurs points de fonctionnement, la dérivée de la pression de carburant dans le rail 18 peut être calculée sur tous les points de fonctionnement du moteur 12. [0033] Le procédé comprend en outre une étape 60 de modélisation du couple du moteur 12 à partir de l'information relative à la boucle 14 de carburant du moteur 12. [0034] Il est avantageux que la modélisation prenne en compte une caractérisation de la boucle 14 de carburant. La caractérisation de la boucle 14 de carburant peut notamment comporter une information sur la dynamique des capteurs et actionneurs de la boucle 14. Par exemple, le temps de réponse de la pompe 20 par rapport à la détection du capteur 24 peut être pris en compte après mesure lors d'une étape 56 de détermination de caractérisation de la boucle 14 de carburant. Une telle dynamique présente l'avantage d'être aisément accessible et permet de prendre en compte l'écart de pression résultant du temps de réponse de la pompe 20. En effet, il existe un écart entre la mesure de la pression faite par le capteur 24 et la pression réelle dans le rail 18. Un tel écart de pression génère un écart entre la quantité de carburant optimale et la quantité de carburant réellement injectée. La conséquence est une variation de couple du moteur 12. L'utilisation de la dynamique des capteurs et actionneurs de la boucle 14 est donc pertinente pour la modélisation du couple du moteur 12. [0035] Du fait de l'interaction entre la chaîne 44 de traction et le moteur 12, il est également avantageux que la modélisation du couple du moteur prenne en compte des caractéristiques de la chaîne 44 de traction. Cela permet d'obtenir un modèle rendant mieux compte de l'évolution du couple du moteur 12. [0036] Selon l'exemple de la figure 2, les caractéristiques de la chaîne 44 de traction sont obtenues à l'étape 62 par mesure de grandeurs physiques du véhicule 10. La modélisation peut prendre en compte ces caractéristiques de la chaîne 44 comme l'illustre la flèche 64 reliant l'étape 62 à l'étape 60.De multiples grandeurs physiques du véhicule 10 peuvent être considérées pour la modélisation du couple du moteur. La fréquence des oscillations provoquées par la chaîne 44 de traction sur le couple du moteur est en effet fonction des raideurs et frottement d'éléments tels les suspensions moteur, les transmissions transversales, des inerties du moteur 12 et du véhicule 10 et enfin d'éléments de démultiplication tels la boîte 52 de vitesses, un pont ou les roues 46. Selon l'exemple de la figure 1, une grandeur physique du véhicule 10 peut être le rapport de la boîte 52 de vitesses. Une telle grandeur est facilement accessible. [0037] A l'issue de l'étape 60 de modélisation, un modèle du couple du moteur 12 est obtenu. Le modèle met en évidence l'influence de certaines parties du véhicule 10 sur le moteur 12. Le modèle peut notamment être un modèle linéaire local ou une équation de type matricielle. [0038] Le procédé comporte en outre une étape 70 de détermination de la stabilité du couple du moteur 12 modélisé. La détermination de la stabilité peut se faire par étude du modèle obtenue à l'issue de la modélisation. Dans le cas d'une équation de type matricielle, la stabilité du couple est garantie lorsque toutes les valeurs propres ont une partie réelle négative. [0039] Selon l'exemple de la figure 2, l'ordinogramme comprend un test 72. Le test 72 permet de discriminer entre le cas où le couple est stable et le cas où le couple est instable. Pour un couple stable, le procédé s'arrête au résultat 74 qui correspond à l'obtention d'un moteur 12 dont le couple est stable. Lorsque le couple est instable, après le test 72, le procédé comprend aussi une étape 76 de détermination de la dérivée maximum admissible de la pression de carburant dans le rail 18 par rapport au régime du moteur 12. La dérivée maximum admissible permet par exemple de calculer l'efficacité de la transformation du débit d'essence en couple prise en compte à l'étape 66 comme cela est le cas dans l'ordinogramme de la figure 2. [0040] Le procédé permet ainsi de déterminer la dérivée maximum admissible de la pression de carburant dans le rail 18 par rapport au régime du moteur 12 pour que le couple du moteur 12 reste stable. Le procédé permet ainsi d'obtenir une atténuation des effets négatifs de la chaîne 44 de traction et de la boucle 14 de carburant sur la mise au point du moteur 12. Cela permet d'assurer que pour tout régime du moteur 12, le couple reste stable. Le procédé permet ainsi de contrôler le fonctionnement du moteur 12 et sa mise en au point avec efficacité. Il en résulte une réduction des incidents de qualité ce qui peut conduire à une réduction des coûts de la garantie consécutifs à ce type d'incident. [0041] Le procédé facilite aussi la mise au point du véhicule 10. Le moteur 12 peut en effet être mis au point sans être couplé à la chaîne 44 de traction ou tout autre éléments du véhicule 10. Le nombre de tests de validation du véhicule 10 une fois monté est limité. [0042] En outre, la mise en oeuvre du procédé est relativement aisée dans la mesure où la structure actuelle du véhicule 10 est conservée. Cela permet en outre d'utiliser le même procédé pour tout type de véhicule. [0043] De plus, avec le procédé, il est possible d'optimiser le coût des actionneurs et des capteurs de la boucle 14, les performances des actionneurs (dont les temps de réponse) étant pris en compte dans la mise au point du procédé. En outre, la diversité des calibrations peut être réduite car le procédé s'applique pour différentes applications du véhicule 10. [0044] Dans d'autres exemples de mise en oeuvre du procédé, les étapes 70 et 76 de détermination de la stabilité et de la dérivée maximum admissible de la pression de carburant dans le rail 18 par rapport au régime du moteur 12 peuvent se faire simultanément. La résolution de la stabilité du modèle est alors directement traduite en terme de dérivée maximum admissible de la pression de carburant dans le rail 18 par rapport au régime du moteur 12.30 REVENDICATIONS1. Procédé de contrôle du fonctionnement d'un moteur (12) associé à un rail (18) d'injection de carburant dans le moteur (12), caractérisé en ce qu'il comporte la détermination de la dérivée de la pression de carburant dans le rail (18) par rapport au régime du moteur (12), la modélisation du couple du moteur (12) à partir la dérivée de la pression de carburant dans le rail (18) par rapport au régime du moteur (12), la détermination de la stabilité du couple du moteur (12) modélisé, la détermination de la dérivée maximum admissible de la pression de carburant dans le rail (18) par rapport au régime du moteur (12) pour laquelle le couple n'est pas stable. 2. Procédé selon la revendication 1, le rail (18) étant une partie d'une boucle (14) de carburant comportant au moins un capteur (24) de pression et une pompe (20) activée en fonction du signal du capteur (24), caractérisé en ce que le temps de réponse de la pompe (20) par rapport à la détection du capteur (24) est pris en compte dans la modélisation du couple du moteur (12). 3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, le moteur (12) équipant un véhicule (10) comportant en outre une chaîne (44) de traction entre le moteur (12) et des roues (46, 48), caractérisé en ce que la modélisation du couple du moteur (12) prend en compte des caractéristiques de la chaîne (44) de traction. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les caractéristiques de la chaîne (44) de traction sont obtenues par mesure de grandeurs physiques du véhicule (10). 5. Procédé selon la revendication 4, le véhicule (10) comprenant en outre une boîte (52) de vitesses, caractérisé en ce qu'une grandeur physique du véhicule (10) est le rapport de la boîte (52) de vitesses. 6. Procédé selon la revendication 5 et la revendication 2, le moteur (12) opérant selon plusieurs points de fonctionnement, caractérisé en ce que l'information relativeà la boucle (14) de carburant étant la dérivée de la pression de carburant dans le rail (18) par rapport au régime du moteur (12) pour chacun des points de fonctionnement. 7. Véhicule (10) comprenant un moteur (12), un rail (18) d'injection de carburant alimentant en carburant le moteur (12), et un calculateur (22) adapté à mettre en oeuvre le procédé selon l'une des revendications 1 à 6. 8. Véhicule (10) selon la revendication 7, dans lequel le moteur (12) est un moteur Diesel à injection directe.