Brevet FR2937090A1 — publié le 20100416

PROCEDE DE COMMANDE DE L'ALLUMAGE ET/OU DE L'INJECTION DANS UN MOTEUR ESSENCE A INJECTION INDIRECTE L'invention concerne un procédé de commande de l'allumage et/ou de l'injection dans un moteur essence à combustion interne et à injection indirecte de carburant d'un véhicule automobile. Les moteurs thermiques à combustion interne sont généralement classifiés en deux grandes familles : les moteurs à essence et les moteurs Diesel. Parmi les moteurs à essence, on connaît les moteurs à injection indirecte. La figure 1 illustre de façon schématique les composants d'un moteur à essence à injection indirecte. Un moteur à combustion interne comporte classiquement un ou plusieurs cylindres 1 comprenant chacun une chambre de combustion 2. Dans chaque cylindre 1, un piston 3 coulisse en un mouvement rectiligne alternatif selon un cycle qui sera décrit dans la suite. Ce mouvement est ensuite transformé en un mouvement de rotation continu par l'intermédiaire d'une bielle 4 reliant le piston 3 à un vilebrequin, non représenté. Chaque cylindre 1 est en outre fermé par une culasse 5 équipée de deux types de soupapes : une soupape d'admission 6 reliant un collecteur d'admission 7 via un conduit d'admission 8, également appelé tubulure d'admission 8, à la chambre de combustion 2, la soupape d'admission 6 permettant l'alimentation de la chambre de combustion 2 en mélange air/carburant, et une soupape d'échappement 9, reliant la chambre de combustion 1 à une zone d'échappement 10, de façon à permettre l'évacuation des gaz brûlés détendus vers l'échappement. Le positionnement des soupapes 6,9 est commandé par un arbre à cames non représenté relié au vilebrequin. Un injecteur de carburant 11, positionné à proximité de la soupape d'admission 6, permet d'injecter du carburant dans le conduit d'admission 8. Un cycle de combustion se décompose classiquement selon les quatre temps suivants, chaque temps correspondant à la moitié d'une rotation complète du vilebrequin : - premier temps (admission) : descente du piston 3 et ouverture de la soupape d'admission 6 pour permettre à un mélange homogène air/carburant de pénétrer dans la chambre de combustion 2 ; - deuxième temps (compression) : fermeture de la soupape d'admission 6 et remontée du piston 3 de façon à comprimer le mélange dans la chambre de combustion 2 ; - troisième temps (combustion, détente) : au voisinage du point mort haut, qui est le moment où le piston 3 est au point le plus haut de sa course dans le cylindre 1, génération d'une étincelle par une bougie d'allumage 12, et combustion du mélange air/carburant dans la chambre de combustion 2 qui provoque la descente du piston 3 ; - quatrième temps (échappement) : ouverture de la soupape d'échappement 9 pour permette l'évacuation des gaz brûlés. L'allumage est l'inflammation du mélange gazeux dans la chambre de combustion 2 à l'aide d'une étincelle produite par un signal électrique de haute tension. L'allumage est réalisé à l'aide d'une bobine d'allumage 13 reliée à la bougie d'allumage 12. La bobine d'allumage 13 est reliée à un calculateur 14. La détection du point mort haut de combustion, au moment duquel est générée l'étincelle, est effectuée à l'aide d'un capteur 15 de position angulaire du vilebrequin situé à proximité d'un disque denté 16 solidaire du vilebrequin. Le disque denté 16 peut être le disque denté du volant moteur. Le volant moteur, fixé au vilebrequin, est l'organe d'entraînement de l'embrayage du véhicule. Le capteur d'angle 15 informe ainsi le calculateur 14 du phasage 30 du cycle de combustion. Le calculateur 14 génère une commande d'allumage sur la bobine 13 à partir des informations reçues du capteur d'angle 15. Le calculateur 14 gère également les injections de carburant via l'injecteur de carburant 11. En outre, un capteur de pression 19, relié au calculateur 14, mesure la pression dans le collecteur d'admission 7. La pression est mesurée en fonction du débit d'air qui est fonction de l'angle d'ouverture d'un papillon des gaz 17. Une batterie 18 fournit l'alimentation électrique du système d'allumage et d'injection. La batterie 18 alimente en électricité tous les appareils électriques du véhicule. Le processus d'allumage et d'injection est illustré sur le diagramme de la figure 2, qui concerne un moteur essence à injection indirecte à trois cylindres numérotés 1 à 3. Figurant en haut du diagramme, le disque denté présente 60 dents et est muni d'un point de repère (ou singularité) tous les 360° du vilebrequin. Le calage mécanique du moteur engendre les événements suivants : - la 12ème dent qui suit une première détection de la singularité correspond au point mort haut de combustion du cylindre n°1 (PMH comb 1). Le calculateur commande alors un allumage. L'allumage est par exemple suivi de l'injection de la moitié de la quantité nominale d'essence nécessaire avant le point mort bas de détente et de l'autre moitié avant le point mort bas d'admission du cylindre n°1, - à la 52ème dent qui suit la première détection de la singularité, on atteint le point mort haut de combustion du cylindre n°2 (PMH comb 2). Le calculateur commande alors un allumage. Cet allumage est par exemple suivi de l'injection de la moitié de la quantité nominale d'essence nécessaire avant le point mort bas de détente et de l'autre moitié avant le point mort bas d'admission du cylindre n°2, - à la 32ème dent qui suit la deuxième détection de la singularité, on atteint le point mort haut de combustion du cylindre n°3 (PMH comb 3). Le calculateur commande alors un allumage. Cet allumage est par exemple suivi de l'injection de la moitié de la quantité nominale d'essence nécessaire avant le point mort bas de détente et de l'autre moitié avant le point mort bas d'admission du cylindre n°3. Conformément à ce mode d'allumage, on génère une étincelle tous les tours moteur, car on ne sait pas distinguer le point mort haut de combustion du point mort haut d'admission. Ce mode d'allumage est appelé � allumage à étincelle perdue �. Le mode d'injection selon lequel la quantité de carburant est injectée par moitié avant le point mort bas de détente et par moitié avant le point mort bas d'admission est appelé � injection serai-full group �. Un problème se pose lorsque le capteur de position angulaire du vilebrequin est en panne ou lors d'un disfonctionnement dans la transmission des informations du capteur vers le calculateur. Si la panne intervient alors que le moteur tourne, le moteur s'arrête. Si la panne survient lorsque le moteur est arrêté, le moteur ne démarre pas. Dans les deux cas, on subit une panne immobilisante. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. L'invention propose un procédé de commande de l'allumage et/ou de l'injection dans un moteur essence à injection indirecte, le procédé permettant de contrôler l'allumage et/ou l'injection en cas de panne du capteur d'angle du vilebrequin. L'invention a ainsi pour objet un procédé de commande de l'allumage et/ou de l'injection pour chaque cylindre d'un moteur essence à combustion interne et à injection indirecte de carburant d'un véhicule automobile, le moteur comprenant n cylindres référencés 1 à n, les cycles de combustion de deux cylindres de références consécutives étant décalés d'une période P, les cylindres étant alimentés en air par un collecteur d'admission relié à chaque cylindre via un conduit d'admission, la rotation du moteur étant mesurée à l'aide d'un système de mesure de l'angle de rotation du moteur. Le procédé selon l'invention comprend les étapes suivantes : - mesure de l'angle de rotation du moteur, de manière à déterminer pour chaque cylindre le point mort haut de combustion en fonction de l'angle de rotation, - commande de l'allumage et/ou de l'injection, pour chaque cylindre, en fonction du point mort haut de combustion déterminé, - mesure de l'intervalle de temps, dit premier intervalle de temps, entre deux extremums consécutifs de la pression dans le collecteur d'admission, - détermination du régime moteur à partir du premier intervalle de temps mesuré, - détermination de l'intervalle de temps, dit deuxième intervalle de temps, entre la détection d'un extremum de pression et le point mort haut de combustion suivant la détection de l'extremum de pression, en fonction du régime moteur, - en cas de défaillance du système de mesure de l'angle de 20 rotation du moteur : détermination de la référence i du dernier cylindre dont a été déterminé le point mort haut de combustion, et - pour un cylindre de référence r strictement supérieure à i, positionnement du point mort haut de combustion du cylindre de référence r à la fin de la période commençant à la détection du premier 25 extremum de pression suivant le point mort haut de combustion du cylindre de référence r-1, la période étant de durée égale au deuxième intervalle de temps, et - commande de l'allumage et/ou de l'injection pour le cylindre de référence r en fonction du point mort haut de combustion du cylindre de 30 référence r. Ainsi, le procédé consiste, après la détection d'une défaillance du système de mesure de l'angle de rotation du moteur, pour un cylindre de référence donnée, à positionner le point mort haut de combustion du cylindre de référence suivante à la fin de la période commençant à la détection du premier extremum de pression suivant le point mort haut de combustion du cylindre de référence donnée, la période étant de durée égale au deuxième intervalle de temps, de préférence égale au dernier deuxième intervalle de temps déterminé, puis à commander l'allumage et/ou l'injection pour le cylindre de référence suivante en fonction du point mort haut de combustion du cylindre de référence suivante ainsi positionné. Le procédé permet de pallier efficacement une défaillance du système de mesure de l'angle de rotation du moteur. Le régime moteur est la vitesse de rotation du vilebrequin, en tours par minute, dans les conditions normales de fonctionnement. Le point mort haut est le moment où le piston est au point le plus haut de sa course dans le cylindre. On distingue le point mort haut de combustion du point mort haut d'admission. La référence r est égale à r-n si r est strictement supérieur à n. Le premier et le deuxième intervalle de temps sont de préférence déterminés au moins une fois par tour de rotation du moteur. Le deuxième intervalle de temps est de préférence déterminé en fonction du dernier régime moteur déterminé. La commande de l'allumage et/ou de l'injection peut être répétée 25 pour chaque cylindre à chaque nouveau tour de moteur. L'injection de carburant peut être réalisée dans le collecteur d'admission ou dans le conduit d'admission. Elle est de préférence réalisée dans le conduit d'admission, afin de mieux satisfaire aux normes anti-pollution. 30 Le régime moteur est de préférence une valeur prédéterminée en fonction du premier intervalle de temps, et le deuxième intervalle de temps est de préférence une valeur prédéterminée en fonction du régime moteur. La période P correspond de préférence à la durée de 2/n tours de 5 moteur. L'allumage peut être commandé pendant un intervalle de temps de durée prédéterminée et s'achevant au point mort haut de combustion. Cette durée peut être le temps de dwell. L'injection peut être commandée pendant un intervalle de temps 10 commençant après le point mort haut de combustion et se terminant avant le point mort bas de détente. n peut être un nombre entier compris entre 2 et 6, et de préférence entre 3 et 4. Le procédé peut comprendre en outre, lors du démarrage du 15 moteur, les étapes suivantes : - le véhicule comprenant une batterie alimentant en électricité les appareils électriques du véhicule, mesure de la tension aux bornes de la batterie, - en cas de défaillance du système de mesure de l'angle de 20 rotation du moteur, commande de l'allumage et/ou de l'injection au moment de minimums de tension. Il est ainsi possible de commander lors du démarrage l'allumage et/ou l'injection en cas de défaillance du système de mesure de l'angle de rotation du moteur. 25 Par � phase de démarrage � au sens de l'invention, on entend la phase pendant laquelle le moteur est entraîné par un démarreur. Par � phase postérieure au démarrage � au sens de l'invention, on entend la phase pendant laquelle le moteur n'est plus entraîné par le démarreur. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1, déjà décrite, illustre schématiquement un moteur essence à injection indirecte, - la figure 2, déjà décrite, est un diagramme illustrant l'allumage et l'injection dans un moteur essence à 3 cylindres et à injection indirecte, - la figure 3 est un diagramme illustrant différentes étapes d'un procédé selon l'invention, - la figure 4 est un graphique représentant des paramètres du procédé en fonction du régime moteur, et - la figure 5 est un graphique représentant la tension de la 15 batterie du moteur et le comptage des points mort haut de combustion en fonction du temps. Dans le collecteur d'admission du moteur, lorsque le moteur est en rotation autonome, postérieurement au démarrage, le capteur de pression relié au collecteur d'admission mesure les variations de 20 pression liées à l'ouverture et à la fermeture des soupapes d'admission, tel qu'illustré au bas de la figure 3. On remarque le phasage de la pression mesurée et du signal mesuré par le capteur de position angulaire du vilebrequin. On s'appuie sur ce capteur pour élaborer un compteur de point mort haut de 25 combustion, qui compte périodiquement les points mort haut de combustion des différents cylindres. Le nombre de points mort haut est par exemple 0, 1 ou 2. On observe également que la pression est périodique, de période T directement proportionnelle au régime du moteur et égale à la période de décalage entre les cycles de combustion de deux cylindres de références consécutives. On peut ainsi en déduire l'intervalle de temps entre la détection d'un extremum de pression, par exemple un maximum de pression M, et le point mort haut de combustion suivant cette détection. On observe aussi que le maximum M est phasé sur le cycle de détente du cylindre en cours, synchronisé par le compteur de point mort haut. Tel qu'illustré sur la figure 4, l'intervalle de temps T entre deux 10 maximums M consécutifs de la pression dans le collecteur d'admission suit la tendance représentée par la courbe (o). L'intervalle de temps d entre la détection d'un extremum de pression et le point mort haut suivant, c'est-à-dire entre un extremum de pression et l'incrément suivant du compteur de point mort haut, 15 modulo 3, est fonction du régime moteur et suit la courbe (*). Ainsi, lorsque le moteur est en rotation, l'intervalle de temps T mesuré entre deux maximums M consécutifs est représentatif du régime moteur. Lorsque le moteur est en rotation, le compteur de point mort 20 haut de combustion est donc incrémenté tous les intervalles de temps d après détection des maximums de pression M. La tension de la batterie mesurée par le calculateur du moteur, à une fréquence de 1 ms, en fonction du temps, est représentée dans la partie supérieure de la figure 5. 25 Le comptage de point mort haut de combustion, modulo 3 (0 puis 1 puis 2), évalué par le calculateur du moteur, est représenté dans la partie inférieure de la figure 5. Le comptage est incrémenté à la 12ème dent et à la 52ème dent du premier tour du cycle moteur. Il est ensuite incrémenté à la 32ème dent du deuxième tour du cycle moteur. On observe que les fronts montants du comptage de point mort haut, modulo 3 (0 puis 1 puis 2), sont phasés sur les minimums m des valeurs de tension de la batterie. Ce minimum de tension est lié à la chute de tension qui est maximale au passage de la compression du point mort haut de combustion des cylindres du moteur. On observe également que la tension de la batterie mesurée par le calculateur est périodique, de période P, directement proportionnelle au régime moteur. Lorsque le signal du capteur d'angle du vilebrequin est présent, le comptage de point mort haut est effectué par algorithme dans le calculateur par observation des dents de la roue dentée du volant moteur. En cas de disparition du signal provenant du capteur d'angle du vilebrequin, le compteur de point mort haut est effectué par algorithme dans le calculateur par observation des valeurs de pression dans le collecteur d'admission ou des valeurs de tension de la batterie. Le tableau ci-dessous permet de synthétiser les différentes commandes : Fonctionnement du capteur Panne du capteur Calcul de la par mesure de l'intervalle de par mesure de la période période temps entre les dents 12, 52 et 32 moteur T, intervalle de temps entre deux maximums consécutifs M Charge de la x ms avant l'instant de d - x ms après la bobine génération de l'étincelle détection du maximum M d'allumage Génération de sur les fronts montants du du sur les fronts montants l'étincelle de de comptage de point des comptage de point mort haut mort haut combustion issu de l'observation issu de dents pression dans combustion l'observation de la le collecteur d'admission Tableau 1 : commande de l'allumage et de l'injection en cas de fonctionnement et de panne du capteur d'angle du vilebrequin La période T est l'intervalle de temps entre deux maximums M consécutifs de pression dans le collecteur d'admission. La durée x est une valeur prédéterminée issue d'une cartographie de temps de charge de la bobine d'allumage, dit temps de dwell. La durée y est une valeur prédéterminée issue d'une cartographie de temps d'injection. La durée d est une valeur prédéterminée issue de la cartographie mémorisée dans le calculateur d'après les résultats présentée en figure 4 Le comptage de point mort haut de combustion, évalué par le calculateur de contrôle moteur, est phasé sur les dents 12, 32 et 52, lors du fonctionnement du capteur d'angle du vilebrequin. En cas de disparition du signal issu du capteur d'angle du vilebrequin, le comptage de point mort haut est instantanément incrémenté à la fin d'une période commençant à la détection d'un maximum de pression M et de durée d. En se référant à la figure 3, on peut par exemple envisager le cas selon lequel le capteur de position angulaire du vilebrequin tombe en panne peu après le point mort haut de combustion du cylindre n°1, le compteur de point mort haut de combustion étant fixé à O. injection d'une durée de y ms après le front montant du comptage de point mort haut de combustion issu de l'observation des pulsations de pression collecteur injection d'une durée de y ms après le front montant du comptage de point mort haut de combustion issu de l'observation des dents Commande de l'injection Conformément au procédé, on détecte le premier extremum M de pression suivant le point mort haut de combustion du cylindre n°1. On positionne ensuite le point mort haut de combustion du cylindre n°2 à la fin de la période commençant au point mort haut de combustion du cylindre n°1 et de durée égale au deuxième intervalle de temps. Le deuxième intervalle de temps a été préalablement déterminé en fonction du régime moteur, le régime moteur étant lui-même déterminé en fonction du premier intervalle de temps précédemment mesuré entre deux extremums consécutifs de pression dans le collecteur d'admission. L'injection et l'admission relatives au cylindre n°2 sont ensuite commandées en fonction du point mort haut de combustion du cylindre n°2 ainsi déterminé. Le point mort de combustion du cylindre n°3 est ensuite positionné de la même manière, à la fin de l'intervalle de temps commençant au point mort haut de combustion du cylindre n°2 et de durée égale au deuxième intervalle de temps. La mesure du premier intervalle de temps et la détermination du deuxième intervalle de temps se poursuivent après la défaillance du système de mesure de l'angle de rotation du moteur. Lorsque le moteur est en phase de démarrage, l'injection et/ou 20 l'allumage sont contrôlés par observation des variations de la tension de la batterie. Dès que le conducteur actionne le démarreur, le calculateur observe la tension de la batterie, tel qu'illustré à la figure 5. a) Au ter minimum m détecté, le calculateur commande une 25 injection d'une durée de z ms sur le cylindre n°1, de façon arbitraire car le calculateur ne connaît pas le phasage du moteur. b) Au 2ème minimum m détecté, le calculateur commande l'allumage du même cylindre n°1, sans injection. La première période P est mesurée entre les deux minimums. Le régime moteur est calculé à 30 partir de cette période. c) Au 3ème minimum m, la période P est de nouveau mesurée et le régime moteur est calculé. Si on observe une croissance de régime moteur, le moteur est bien phasé, le compteur de point mort haut de combustion est alors incrémenté, et l'allumage est commandé sur le cylindre suivant, le cylindre n°2. Si on n'observe pas de croissance de régime moteur, on provoque de nouveau un allumage sur le cylindre n°1, ainsi qu'une injection d'une durée de z ms pour ce même cylindre n°1. d) Au 4ème minimum m, la période P est de nouveau mesurée et le régime moteur est calculé. Si on observe une croissance de régime, le moteur est bien phasé, le compteur de point mort haut est alors incrémenté, l'allumage est commandé sur le cylindre suivant, le cylindre n°2. Si on n'observe pas de croissance de régime, on recommence en a). Ainsi, le procédé selon l'invention permet de pallier efficacement une défaillance de la mesure de l'angle de rotation du moteur par le capteur d'angle de position angulaire du vilebrequin. Il permet de continuer à commander l'allumage et/ou l'injection dans les cylindres du moteur, et ce que le moteur soit en phase de démarrage ou dans une phase ultérieure. REVENDICATIONS1. Procédé de commande de l'allumage et/ou de l'injection pour chaque cylindre (1) d'un moteur essence à combustion interne et à injection indirecte de carburant d'un véhicule automobile, le moteur comprenant n cylindres (1) référencés 1 à n, les cycles de combustion de deux cylindres (1) de références consécutives étant décalés d'une période P, les cylindres (1) étant alimentés en air par un collecteur d'admission (7) relié à chaque cylindre (1) via un conduit d'admission (8), la rotation du moteur étant mesurée à l'aide d'un système de mesure (15) de l'angle de rotation du moteur, caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes suivantes : - mesure de l'angle de rotation du moteur, de manière à déterminer pour chaque cylindre (1) le point mort haut de combustion en fonction de l'angle de rotation, - commande de l'allumage et/ou de l'injection, pour chaque cylindre (1), en fonction du point mort haut de combustion déterminé, - mesure de l'intervalle de temps (T), dit premier intervalle de temps (T), entre deux extremums consécutifs de la pression dans le collecteur d'admission (7), - détermination du régime moteur à partir du premier intervalle de temps (T) mesuré, - détermination de l'intervalle de temps (d), dit deuxième intervalle de temps (d), entre la détection d'un extremum de pression et le point mort haut de combustion suivant la détection de l'extremum de pression, en fonction du régime moteur, - en cas de défaillance du système de mesure (15) de l'angle de rotation du moteur, détermination de la référence i du dernier cylindre (1) dont a été déterminé le point mort haut de combustion, et - pour un cylindre (1) de référence r strictement supérieure à i, positionnement du point mort haut de combustion du cylindre (1) de référence r à la fin de la période commençant à la détection du premier extremum de pression suivant le point mort haut de combustion du cylindre (1) de référence r-1, la période étant de durée égale au deuxième intervalle de temps (d), et - commande de l'allumage et/ou de l'injection pour le cylindre (1) de référence r en fonction du point mort haut de combustion du cylindre (1) de référence r. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la commande de l'allumage et/ou de l'injection est répétée pour chaque cylindre (1) à chaque nouveau tour de moteur. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'injection de carburant est réalisée dans le conduit d'admission (8). 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le régime moteur est une valeur prédéterminée en fonction du premier intervalle de temps (T), et en ce que le deuxième intervalle de temps (d) est une valeur prédéterminée en fonction du régime moteur. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la période P correspond à la durée de 2/n tours de moteur. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'allumage est commandé pendant un intervalle de temps de durée prédéterminée et s'achevant au point mort haut de combustion. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'injection est commandée pendant un intervalle de temps commençant après le point mort haut de combustion et se terminant avant le point mort bas de détente. 8 Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que n est un nombre entier compris entre 2 et 6, et de préférence compris entre 3 et 4. 9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, lors du démarrage du moteur, les étapes suivantes : - le véhicule comprenant une batterie (18) alimentant en électricité les appareils électriques du véhicule, mesure de la tension aux bornes de la batterie (18), - en cas de défaillance du système de mesure (15) de l'angle de rotation du moteur, commande de l'allumage et/ou de l'injection au moment de minimums de tension.