Brevet FR2969717A1 — publié le 20120629

CONTROLE DU FONCTIONNEMENT D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE D'UN VEHICULE AUTOMOBILE PAR SIGNAL D'IONISATION. La présente invention concerne le contrôle du fonctionnement d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile équipé d'un calculateur de contrôle moteur, de bougies radiofréquences, et d'un calculateur d'allumage associé. L'utilisation de bougies radiofréquences nécessite en effet la mise en oeuvre d'un calculateur d'allumage dédié, communiquant avec le calculateur de contrôle moteur. Pour une architecture classique, le calculateur de contrôle moteur est intégré dans un boîtier et émet par des interfaces de puissance des signaux d'allumage (signaux de puissance) vers les bougies radiofréquences à travers le calculateur d'allumage, lui même intégré dans un autre boîtier équipé également d'interfaces de puissance. Les signaux d'allumage - ou commande d'allumage - sont émis sur une liaison dédiée, exclusive, typiquement une liaison filaire reliant le calculateur de contrôle moteur et le calculateur d'allumage. Le calculateur de contrôle moteur et le calculateur d'allumage communiquent entre eux sur une autre liaison, typiquement un bus de communication à haut débit, par une interface de communication telle qu'une interface CAN pour « Controlled Area Network ». Les données échangées par exemple à 500kbit/s ou 1Mbit/s concernent typiquement des informations de paramétrage ou de diagnostic. 5 La modification des interfaces de puissance ou de communication, ou la modification des boîtiers des calculateurs sont des solutions très onéreuses qui limitent de ce fait les développements en la matière. La présente invention vise à contourner astucieusement ce problème de coût en développant de nouvelles fonctionnalités sur une architecture classique. 10 Plus précisément, selon un premier de ses objets, l'invention concerne un procédé de contrôle du fonctionnement d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile équipé d'un calculateur de contrôle moteur, de bougies radiofréquences et d'un calculateur d'allumage 15 associé, le procédé comprenant des étapes consistant à : - émettre un signal d'allumage par le calculateur de contrôle moteur vers les bougies radiofréquences à travers le calculateur d'allumage. 20 Selon l'invention, le procédé est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape consistant à mesurer, par le calculateur d'allumage, la valeur d'un signal d'ionisation par cylindre du moteur. 25 Grâce à cette caractéristique, il est possible d'établir un diagnostic de la combustion par cylindre. Avantageusement, le procédé comprend en outre une étape consistant à synchroniser le signal d'ionisation et le signal 30 d'allumage. Avantageusement, le procédé comprend en outre une étape consistant à analyser le signal d'ionisation.5 Avantageusement, le procédé comprend en outre une étape consistant à transmettre le résultat d'analyse du signal d'ionisation depuis le calculateur d'allumage vers le calculateur de contrôle moteur. Avantageusement, le procédé comprend en outre des étapes consistant à : - comparer le résultat d'analyse du signal d'ionisation à un modèle de référence, et 10 - modifier ou non l'un des paramètres du fonctionnement du moteur en fonction du résultat de la comparaison. Selon un autre de ses objets, l'invention concerne un système de contrôle du fonctionnement d'un moteur à combustion 15 interne d'un véhicule automobile équipé de bougies radiofréquence, le système comprenant : - un calculateur de contrôle moteur, - un calculateur d'allumage. 20 Selon l'invention, le système est essentiellement caractérisé en ce que le calculateur d'allumage est configuré pour mesurer la valeur d'un signal d'ionisation par cylindre du moteur. 25 Avantageusement, l'un des calculateurs d'allumage ou calculateur de contrôle moteur est configuré pour synchroniser le signal d'ionisation et le signal d'allumage. Avantageusement, le calculateur d'allumage est configuré 30 pour analyser signal d'ionisation et transmettre le résultat d'analyse vers le calculateur de contrôle moteur. Avantageusement, le calculateur de contrôle moteur est configuré pour : - comparer le résultat d'analyse du signal d'ionisation à un modèle de référence, et - modifier ou non l'un des paramètres du fonctionnement du moteur en fonction du résultat de la comparaison. Selon un autre de ses objets, l'invention concerne enfin un programme d'ordinateur, comprenant des instructions de code de programme pour l'exécution des étapes du procédé selon l'invention, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur. Grâce à cette l'invention, il est possible notamment d'utiliser une architecture classique d'allumage radiofréquence et de développer sur cette base des nouvelles fonctionnalités de contrôle par simple modification logicielle des calculateurs. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif et faite en référence aux figures annexées dans lesquelles : la figure 1 illustre un mode de réalisation du système selon l'invention, la figure 2 illustre des signaux d'ionisation sur un moteur à combustion interne équipé de 4 cylindres, et la figure 3 illustre un mode de réalisation du procédé selon l'invention. Le signal d'ionisation est une image électrique du développement en temps réel de la combustion. La mesure et l'analyse de cette information sur chaque cylindre fournit un ensemble de diagnostic particulièrement utile pour assurer un contrôle optimal d'u moteur à combustion interne, que ce soit pour la détection de raté de combustion, la détection de cliquetis ou autre. La mesure 20 du signal d'ionisation consiste à appliquer une tension continue entre la pointe de la bougie radiofréquence (ou la bougie de préchauffage) d'un cylindre donné et la masse moteur, et à mesurer la valeur du courant induit par la combustion. L'évolution du courant, c'est-à-dire du signal correspondant, permet de diagnostiquer la combustion. La mesure 20 du signal d'ionisation consiste à convertir le courant de la combustion en tension en effectuant une mesure en sortie de l'étage de puissance d'un système d'allumage radiofréquence. En l'espèce, le calculateur d'allumage 5, alimenté par le réseau de bord 9 du véhicule automobile, est configuré pour mesurer la valeur d'un signal d'ionisation par cylindre du moteur. La forme d'un tel signal d'ionisation est illustré en figure 2. Chaque signal A, B, C, et D correspond au signal d'ionisation sur un cylindre respectif, pour un moteur à quatre cylindres. Le signal E est le multiplexage (optionnel) des 4 signaux d'ionisation. La forme de chaque signal d'ionisation comprend un premier signal carré SAT, correspondant en fait à une saturation due à l'allumage (étincelle) pendant laquelle aucune mesure n'est possible ; un premier pic P1 correspondant à la création d'espèces chimiques et un deuxième pic P2 correspondant à l'augmentation de température dans la chambre de combustion. Toutefois, pour être utile, le signal d'ionisation doit être synchronisé avec précision par rapport aux cycles de combustion et à la rotation du moteur. Or le signal d'allumage ou commande d'allumage, émis 10 et transmis par le calculateur de contrôle moteur 4 au calculateur d'allumage 5 par une liaison filaire 7, est un signal carré dont le premier front du carré (montant ou descendant, en fonction de la forme du signal carré) correspondant à l'instant d'allumage, c'est-à-dire à l'angle vilebrequin par rapport au PMH (point moteur haut). Ce signal d'allumage combiné aux informations d'allumage transmises par le réseau CAN 6 (voir ci-après) est ensuite transformé par le calculateur d'allumage 5 en signal haute tension d'allumage (un signal par cylindre) alors transmis par liaison filaire 8 vers les bobines respectives des bougies radiofréquence. Par convention, la flèche double référencée 8 sur la figure 1 illustre une liaison filaire entre le calculateur d'allumage 5 et les bobines respectives des bougies radiofréquence par laquelle transite dans un sens le signal haute tension d'allumage et dans l'autre le signal d'ionisation. Il est donc possible de synchroniser 30 le signal d'ionisation et le signal d'allumage par l'un des calculateurs d'allumage 5 ou calculateur de contrôle moteur 4, alimenté lui aussi par le réseau de bord 9 du véhicule automobile, en faisant correspondre pour un cylindre donné le premier front du carré du signal d'allumage 7 au premier front (montant en l'espèce) de la saturation SAT du signal d'ionisation. Il est à noter que les liaisons filaires 7 pour la transmission du signal d'allumage illustré par des flèches simples en figure 1 illustrent en l'espèce une liaison filaire par cylindre, soit un signal par cylindre, soit 4 en l'espèce. Il est toutefois possible de multiplexer/démultiplexer les signaux d'allumage entre le calculateur de contrôle moteur 4 et le calculateur d'allumage 5. De préférence, la synchronisation 30 est mise en oeuvre par modification logicielle du calculateur d'allumage 5. Ainsi les données brutes des signaux d'ionisation n'ont pas besoin d'être transmises sur une liaison haut débit depuis le calculateur d'allumage 5 vers le calculateur de contrôle moteur 4, seuls les résultats des calculs, c'est-à-dire de l'analyse, peuvent être communiqués sur le bus CAN 6, le bus 6 permettant également de communiquer depuis le calculateur de contrôle moteur 4 vers le calculateur d'allumage 5 des informations relatives à l'étincelle à produire (quantité / qualité de l'énergie à fournir), ainsi que par exemple le point de fonctionnement (régime / charge) du moteur. Dans ce mode de réalisation, le calculateur d'allumage 5 est configuré pour analyser le signal d'ionisation et transmettre le résultat d'analyse vers le calculateur de contrôle moteur 4, en l'espèce par le bus 6. L'analyse 40 du signal d'ionisation comprend par exemple le calcul de l'aire du signal comprenant les pics P1 et P2, et/ou la détermination des instants des pics P1 et P2, et/ou leur amplitude respective, etc. ce qui permet de diagnostiquer la combustion de chaque cylindre en tant que telle, et par rapport à l'allumage. s Le résultat d'analyse du signal d'ionisation est alors transmis 50 depuis le calculateur d'allumage 5 vers le calculateur de contrôle moteur 4. Une fois l'analyse reçue par le calculateur de contrôle moteur 5, celui-ci peut alors comparer 60 le résultat d'analyse du signal d'ionisation à un modèle de référence, et modifier ou non 70 l'un des paramètres du fonctionnement du moteur en fonction du résultat de la comparaison ; par exemple en agissant sur l'allumage et/ou sur un actuateur (injection ou autre) si nécessaire. La mesure du signal d'ionisation est faite à fréquence fixe, donc à écart temporel constant. Cependant, la vitesse de rotation du moteur est variable dans le temps et fluctue même au cours d'une rotation. Grâce à la présente solution, on s'affranchit de cette apparente incohérence temporelle en synchronisant le signal d'allumage et le signal d'ionisation, il est possible de déterminer avec précision la position angulaire - donc l'instant - du pic de la combustion pour chaque cylindre, en particulier par rapport au PMH. A cet effet, le calculateur de contrôle moteur 4 reçoit des informations au moins du capteur 1 de volant moteur (ou capteur PMH qui indique la position angulaire d'un cylindre) ou du capteur 2 d'arbre à cames (qui fournit la position angulaire de l'arbre à cames), voire d'autres capteurs 3. Dans un mode de réalisation, l'acquisition (la mesure) du signal d'ionisation est effectuée successivement sur chaque cylindre ; la commutation d'un cylindre à l'autre étant effectuée soit au début de la génération d'une nouvelle commande d'allumage, soit après une durée prédéfinie, en l'espèce 720°vilebrequin/Nc avec Nc le nombre de cylindres, par exemple dans le cas d'absence de commande d'allumage (allumages jumeaux-statiques, coupure volontaire ou non de l' allumage...) . Cette solution fiabilise le bon séquençage de l'acquisition du signal d'ionisation à tout instant et permet de détecter des auto-inflammations en l'absence d'étincelle. REVENDICATIONS1. Procédé de contrôle du fonctionnement d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile équipé d'un calculateur de contrôle moteur (4), de bougies radiofréquences et d'un calculateur d'allumage (5) associé, le procédé comprenant des étapes consistant à : émettre (10) un signal d'allumage (7) par le calculateur de contrôle moteur (4) vers les bougies radiofréquences à travers le calculateur d'allumage (5, 8), caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape consistant à . - mesurer (20), par le calculateur d'allumage (5), la valeur d'un signal d'ionisation par cylindre du moteur. 2. Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre une étape consistant à - synchroniser (30) le signal d'ionisation et le signal d'allumage. 3. Procédé selon la revendication 2, comprenant en outre une étape consistant à : - analyser (40) le signal d'ionisation. 4. Procédé selon la revendication 3, comprenant en outre 25 une étape consistant à - transmettre (50) le résultat d'analyse du signal d'ionisation depuis le calculateur d'allumage (5) vers le calculateur de contrôle moteur (4). 30 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre des étapes consistant à comparer (60) le résultat d'analyse du signal d'ionisation à un modèle de référence, et modifier ou non (70) l'un des paramètres du fonctionnement du moteur en fonction du résultat de la comparaison. 6. Système de contrôle du fonctionnement d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile équipé de bougies radiofréquence, le système comprenant : - un calculateur de contrôle moteur (4), - un calculateur d'allumage (5), caractérisé en ce que - le calculateur d'allumage (5) est configuré pour mesurer la valeur d'un signal d'ionisation par cylindre du moteur. 7. Système selon la revendication 6, dans lequel l'un des calculateurs d'allumage (5) ou calculateur de contrôle moteur (4) est configuré pour synchroniser le signal d'ionisation et le signal d'allumage. 8. Système selon la revendication 6 ou 7, dans lequel le calculateur d'allumage (5) est configuré pour analyser signal d'ionisation et transmettre le résultat d'analyse vers le calculateur de contrôle moteur (4). 9. Système selon la revendication 8, dans lequel le calculateur de contrôle moteur (4) est configuré pour - comparer le résultat d'analyse du signal d'ionisation à un modèle de référence, et - modifier ou non l'un des paramètres du fonctionnement du 30 moteur en fonction du résultat de la comparaison. 10. Programme d'ordinateur, comprenant des instructions de code de programme pour l'exécution des étapes du procédéselon l'une quelconque des revendications 1 à 5, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.