Brevet FR2976666A1 — publié le 20121221

DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne de manière générale le domaine des 5 moteurs à combustion interne. L'invention s'applique à tout moteur à combustion interne comportant : - un vilebrequin, - un répartiteur d'air, - une roue dentée qui est liée en rotation au vilebrequin et qui comprend 10 des premières dents identiques et régulièrement réparties sur sa périphérie et une seconde dent distincte desdites premières dents, - au moins un capteur de passage des premières et seconde dents, - un capteur de pression engagé dans le répartiteur d'air, et - une unité de pilotage du moteur à combustion interne. 15 Elle concerne plus particulièrement un procédé de détection de l'état d'un tel moteur à combustion interne, comportant : - une étape d'acquisition d'un premier signal relatif à la fréquence de passage des premières dents devant le capteur de passage, - une étape de détermination de la pression des gaz d'admission dans le 20 répartiteur d'air, et - une étape de déduction de l'état arrêté ou démarré du moteur à combustion interne, en fonction du premier signal et de la pression des gaz d'admission dans le répartiteur d'air. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE 25 Pour assurer le bon fonctionnement d'un moteur tel que précité, il convient d'établir régulièrement des diagnostics sur ses différents organes. Certains diagnostics doivent être établis lorsque le moteur est à l'état démarré tandis que d'autres doivent être effectués lorsque le moteur est à l'état arrêté. 30 Il convient donc de détecter si le moteur est à l'état arrêté ou démarré avant de pouvoir effectuer les diagnostics dans des conditions satisfaisantes. Actuellement, la méthode de détection utilisée consiste à déterminer si le vilebrequin tourne et si la pression des gaz dans le répartiteur d'air est supérieure à un seuil prédéterminé puis à en déduire, selon que ces deux conditions sont ou non simultanément réunies, si le moteur est à l'état démarré ou arrêté. Si cette méthode s'avère généralement satisfaisante, on constate parfois des erreurs de détection de l'état du moteur, en particulier après un démarrage avorté ou après que le moteur a calé. Les diagnostics effectués sur les organes du moteur sont alors réalisés dans des conditions inadéquates, ce qui génère des erreurs de diagnostics et, par conséquent, l'allumage inopiné de voyants de panne sur le tableau de bord du véhicule. Ces erreurs observées après un calage ou un démarrage avorté du moteur sont dues au fait que, si le « premier signal » est très réactif pour détecter une mise en rotation du vilebrequin, il n'en n'est pas de même lorsque le vilebrequin cesse de tourner. De ce fait, comme la pression dans le répartiteur d'air est importante après un calage ou un démarrage avorté du moteur, les deux conditions indiquant que le moteur est démarré restant réunies quelque temps alors qu'en pratique, le moteur est arrêté. OBJET DE L'INVENTION Afin de remédier à l'inconvénient précité de l'état de la technique, la présente invention propose un procédé de vérification de l'état du moteur, aussi précis que le procédé précité lorsque le vilebrequin commence à tourner, et plus précis que le procédé précité lorsque le vilebrequin cesse de tourner. Plus particulièrement, on propose selon l'invention un procédé de vérification tel que défini dans l'introduction, dans lequel il est prévu une étape d'acquisition d'un second signal relatif à la fréquence de passage de la seconde dent devant le capteur de passage, et dans lequel l'étape de déduction est également réalisée en fonction de ce second signal. Selon l'invention, pour détecter notamment l'arrêt du vilebrequin, on utilise un second signal qui est distinct du premier signal puisqu'il se réfère au passage de l'unique seconde dent de la roue dentée devant le capteur. Alors, grâce à l'invention, il est possible de générer ce second signal de telle manière qu'il soit particulièrement réactif lorsque le vilebrequin cesse de tourner. Ainsi, l'étape de déduction de l'état du moteur peut être réalisée avec une fiabilité accrue, ce qui permet de lancer les diagnostics qui conviennent à l'état arrêté ou démarré du moteur. D'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives du procédé conforme à l'invention sont les suivantes : - le second signal est binaire et est fixé à 0 à l'allumage initial du moteur à combustion interne, mis à 1 suite à une temporisation prédéterminée après que la seconde dent est passée devant le capteur de passage, et remis à 0 lorsque le régime moteur passe sous un seuil de vitesse prédéterminé ; - le premier signal est binaire et est fixé à 0 à l'allumage initial du moteur à combustion interne, mis à 1 après qu'un nombre prédéterminé de premières dents est passé devant le capteur de passage avec une fréquence supérieure à un seuil de fréquence prédéterminé, et remis à 0 lorsqu'aucune première dent n'est passée devant le capteur de passage au cours d'une durée prédéterminée ; - le passage de l'état arrêté à l'état démarré du moteur à combustion interne est détecté dès que le premier signal est égal à 1 ; - le passage de l'état démarré à un état intermédiaire du moteur à 15 combustion interne est détecté dès que le second signal passe de 1 à 0 alors que le premier signal reste égal à 1 ; - le passage de l'état intermédiaire à l'état arrêté du moteur à combustion interne est détecté dès que le premier signal passe de 1 à 0; - ledit nombre prédéterminé est inférieur à la moitié du nombre total de 20 premières dents, le seuil de fréquence prédéterminé est inférieur à 0,25 Hz et la durée prédéterminée est inférieure à 250 millisecondes ; - la temporisation prédéterminée est supérieure à 50 millisecondes et le seuil de vitesse prédéterminé est inférieur à 250 tours par minute. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN EXEMPLE DE REALISATION 25 La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. Sur les dessins annexés : - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un moteur à 30 combustion interne selon l'invention ; - la figure 2A est un graphique représentant les variations de la pression des gaz d'admission dans le répartiteur d'air du moteur à combustion interne de la figure 1 ; - la figure 2B est un graphique représentant les variations du premier signal du procédé selon l'invention ; - la figure 2C est un graphique représentant les variations du second signal du procédé selon l'invention ; et - la figure 2D est un graphique représentant l'état du moteur. Dans la description, les termes « amont » et « aval » seront utilisés suivant le sens de l'écoulement des gaz, depuis le point de prélèvement des gaz frais dans l'atmosphère jusqu'à la sortie des gaz brûlés hors du moteur. Sur la figure 1, on a représenté schématiquement un bloc-moteur 2 de moteur à combustion interne 1. Ce bloc-moteur 2 comporte un bloc-cylindres 3, qui est ici pourvu de quatre cylindres 4 en lignes d'axes A10 verticaux. Ce bloc-cylindres 3 est raccordé, du côté de son bord inférieur, à un carter d'huile 5 renfermant de l'huile destinée à lubrifier les différents organes du moteur, et, du côté de son bord supérieur, à une culasse 6 qui est elle-même recouverte d'un couvre-culasse 7. Classiquement, chaque cylindre 4 loge un piston 8 qui est adapté à coulisser le long de sa paroi interne selon un mouvement rectiligne alternatif (ou mouvement de va-et-vient) d'axe confondu avec l'axe Al0 du cylindre 4. Le piston 8 présente une jupe périphérique qui est percée transversalement de deux ouvertures d'accueil d'un axe sur lequel est engagée une extrémité haute d'une bielle 9. L'extrémité basse de cette bielle 9 est liée, par l'intermédiaire d'une liaison excentrique, à un vilebrequin 10. Ainsi, le mouvement rectiligne alternatif du piston 8 permet d'entraîner en rotation le vilebrequin 10 du moteur à combustion interne 1 autour de son axe longitudinal, appelé axe moteur Al. L'une des extrémités du vilebrequin 10 porte une roue dentée 30 d'axe confondu avec l'axe moteur Al. Cette roue dentée 30 est fixée au vilebrequin 10 de manière qu'elle tourne à la vitesse angulaire du vilebrequin 10. Elle présente une forme de disque dont la périphérie est crénelée de manière à présenter une soixantaine de dents identiques 31 régulièrement réparties sur son contour. Cette roue dentée 30 comporte en outre une dent singulière 32 intercalée entre deux des dents identiques 31. En l'espèce, cette dent particulière 32 présente une hauteur égale à celle des dents identiques 31, mais une largeur deux fois supérieure à celle des dents identiques 31, si bien qu'elle prend la place de deux de ces dents identiques 31. Il est par ailleurs prévu un capteur de passage 33 situé en regard de la tranche de la roue dentée 30 pour mesurer, d'une part, la fréquence de passage des dents identiques 31, et, d'autre part, la fréquence de passage de la dent singulière 32. Pour l'admission en air frais de chaque cylindre 4, la culasse 6 est percée d'un conduit d'admission 11 qui s'étend depuis un répartiteur d'air 12 fixé à la culasse 6, jusqu'à une ouverture d'admission 13 prévue dans une face inférieure de la culasse 6. II est ici prévu une sonde 21 pour mesurer la pression des gaz d'admission présent dans le répartiteur d'air 12. Pour l'échappement des gaz brûlés en dehors de chaque cylindre 4, la culasse 6 est percée d'un conduit d'échappement 14 qui prend naissance dans une ouverture d'échappement 16 adjacente à l'ouverture d'admission 13 et qui débouche dans un collecteur d'échappement 15 fixé à la culasse 6. Pour réguler les débits d'arrivée d'air frais et de sortie de gaz brûlés dans chaque cylindre 4, la culasse 6 comporte des soupapes d'admission 17 et des soupapes d'échappement 18 dont les extrémités évasées obturent les ouvertures d'admission 13 et d'échappement 16 des conduits d'admission 11 d'air frais et d'échappement 14 des gaz brûlés. Ces soupapes d'admission 17 et d'échappement 18 sont classiquement commandées en position par des arbres à cames 19, 20 qui sont montés à rotation dans la culasse 6 et qui sont liés en rotation au vilebrequin 10 par l'intermédiaire d'un moyen d'entraînement non représenté, ici une courroie de distribution. Les cames de ces arbres à cames 19, 20 sont agencées pour appuyer périodiquement sur les soupapes 17, 18 de manière que chaque soupape se « lève » régulièrement afin de libérer un passage pour l'air frais ou les gaz brûlés. Pour piloter et diagnostiquer les différents organes du moteur à combustion interne 1, il est prévu un calculateur 40 comportant un processeur (CPU), une mémoire vive (RAM), une mémoire morte (ROM), et différentes interfaces d'entrée et de sortie. Grâce à ses interfaces d'entrée, le calculateur est adapté à recevoir des signaux d'entrée provenant de différents capteurs. Il est notamment adapté à recevoir : - un premier signal analogique ni relatif à la fréquence de passage des dents identiques 31 devant le capteur 33, - un second signal analogique 5-22 relatif à la fréquence de passage de la dent singulière 32 devant ce même capteur 33, et - un troisième signal analogique AP relatif à la pression P des gaz d'admission mesurée par la sonde 21 dans le répartiteur d'air 12. Grâce à sa mémoire RAM, le calculateur 40 est adapté à mémoriser des 10 informations, telles que par exemple des indicateurs de l'état arrêté ou démarré du moteur. Enfin, grâce à ses interfaces de sortie, le contrôleur est adapté à transmettre des signaux de sortie aux différents organes du moteur, pour les piloter ou pour établir un diagnostic de ces organes. 15 Le procédé qui fait l'objet de la présente invention et qui est mis en oeuvre par le calculateur 40, vise à détecter de manière fiable et rapide l'état démarré ou arrêté dans lequel se trouve le moteur à combustion interne 1. Ce procédé est mis en oeuvre en deux opérations principales. La première opération est une opération d'acquisition de paramètres du 20 moteur. Au cours de cette opération, le calculateur 40 acquiert puis traite les trois signaux analogiques S21, S22, AP précités. Le traitement des trois signaux analogiques 52l, 522, AP consiste en une numérisation de chacun de ces signaux suivant les principes suivants. Le premier signal analogique ûi est binarisé en un premier signal 25 numérique coi, qui est : - fixé à o à l'allumage initial du moteur à combustion interne 1, - mis à 1 après que huit dents identiques 31 sont passés devant le capteur de passage 33, avec une fréquence supérieure à une dent identique 31 toutes les 100 millisecondes, et 30 - remis à 0 lorsqu'aucune dent identique 31 n'est passée devant le capteur de passage 33 au cours d'une durée de 100 millisecondes. Ce premier signal numérique col, qui est donc relatif à la fréquence de passage des dents identiques 31 devant le capteur de passage 33, est alors mémorisé dans la mémoire RAM pour fournir une première indication sur la vitesse de rotation du vilebrequin 10. Le second signal analogique S22 est quant à lui binarisé en un second signal numérique w2, qui est : - fixé à 0 à l'allumage initial du moteur à combustion interne 1, - mis à 1 150 millisecondes après que la dent singulière 32 est passé devant le capteur de passage 33, et - remis à 0 lorsque le régime moteur passe sous les 100 tours par minute. Ce second signal numérique w2, qui est donc relatif à la fréquence de passage de la dent singulière 32 devant le capteur de passage 33, est alors mémorisé dans la mémoire RAM pour fournir une seconde indication sur la vitesse de rotation du vilebrequin 10. Enfin, le troisième signal analogique AP est binarisé en un troisième signal numérique 8P, qui est : - fixé à 0 lorsque la pression P des gaz d'admission mesurée dans le répartiteur d'air 12 est inférieure à un seuil de pression Po prédéterminé, - fixé à 1 sinon. Ce troisième signal numérique 8P, qui est donc relatif à la pression des gaz d'admission circulant dans le répartiteur d'air 12, est alors mémorisé dans la mémoire RAM pour fournir une indication sur le débit de gaz d'admission. Ce signal pourra ensuite être utilisé pour réaliser un diagnostic du bon fonctionnement du moteur. La seconde opération est une opération de détermination de l'état arrêté 25 ou démarré du moteur à combustion interne 1, en fonction des deux premiers signaux numériques col, 0)2 acquis. Dans l'invention, il est plus précisément prévu de distinguer pour le moteur trois états, l'état démarré, l'état arrêté et un état intermédiaire dans lequel les informations fournies par les signaux numériques col, w2 ne concordent pas. 30 Le statut initial de la variable d'état du moteur, après que le conducteur a mis le contact et que le calculateur 40 s'est initialisé, est « arrêté ». Lorsque le conducteur démarre le moteur et que, partant, le premier signal numérique wi passe à 1 (ce qui signifie que le vilebrequin 10 tourne), le calculateur 40 modifie la variable d'état du moteur, et lui affecte le statut « démarré ». Par conséquent, comme le montre les figures 2A à 2D, le passage de la variable d'état du moteur du statut « arrêté » à « démarré » ne dépend pas de la 5 valeur du second signal numérique w2. Le premier signal numérique col est en effet plus réactif que le second signal numérique col lorsque le vilebrequin 10 se met à tourner, grâce au grand nombre de dents identiques 31 présentes sur la roue dentée 30. Le premier signal numérique col repasse en revanche moins vite à 0 que 10 le second signal numérique w2 lorsque le vilebrequin 10 cesse de tourner, à cause de la manière dont il est élaboré au cours de la première opération précitée. Alors, dès que le second signal numérique c92 passe de 1 à 0 alors que le premier signal numérique col reste à 1, le calculateur 40 modifie la variable d'état du moteur, et lui affecte le statut « intermédiaire ». 15 Les premier et second signaux numériques col, w2 fournissent en effet alors au calculateur 40 des informations contradictoires, qui proviennent par exemple du fait que le moteur à calé, si bien qu'il s'avère nécessaire de suspendre momentanément les diagnostics. Enfin, lorsque le premier signal numérique coi passe lui également à 0, le 20 calculateur 40 modifie la variable d'état du moteur, et lui affecte le statut « arrêté ». Ainsi, le calculateur 40 connait à tout moment l'état exact dans lequel se trouve le moteur à combustion interne 1. Il peut ainsi, grâce à un logiciel installé dans sa mémoire morte, générer 25 des signaux de sortie permettant de diagnostiquer une éventuelle défaillance de l'un des différents organes du moteur. Il est en particulier adapté à générer des signaux de sortie différents, selon que le moteur est à l'état démarré ou arrêté. Il ne génère en revanche aucun signal de sortie commandant un diagnostic de l'un des organes du moteur lorsque la variable d'état du moteur est 30 en statut « intermédiaire ». La présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit. En particulier, on pourra prévoir que le moteur comporte deux capteurs différents, l'un pour mesurer la fréquence de passage des dents identiques et l'autre pour mesurer la fréquence de passage de la dent singulière. On pourra aussi prévoir que la roue dentée présente une forme 5 différente, pour autant que le capteur puisse mesurer les fréquences de passage de deux parties distinctes de cette roue dentée. On pourra aussi prévoir que la variable d'état du moteur ne varie qu'entre deux statuts « arrêté » et « démarré ». Dans cette variante, cette variable d'état sera commandée pour retourner directement au statut « arrêté » lorsque le 10 second signal numérique )2 passe de 1 à 0. REVENDICATIONS1. Procédé de détection de l'état d'un moteur à combustion interne (1) équipé d'un vilebrequin (10), d'un répartiteur d'air (12), d'une roue dentée (30) qui est liée en rotation au vilebrequin (10) et qui comprend des premières dents (31) identiques et régulièrement réparties sur sa périphérie et une seconde dent (32) distincte desdites premières dents (31), et d'au moins un capteur de passage (33) des premières et seconde dents (31, 32), comportant : - une étape d'acquisition d'un premier signal ((DI) relatif à la fréquence de 10 passage des premières dents (31) devant le capteur de passage (33), - une étape de détermination de la pression (P) des gaz d'admission dans le répartiteur d'air (12), et - une étape de déduction de l'état arrêté ou démarré du moteur à combustion interne (1), en fonction du premier signal (col) et de la pression (P) des 15 gaz d'admission dans le répartiteur d'air (12), caractérisé en ce qu'il comporte une étape d'acquisition d'un second signal (0 2) relatif à la fréquence de passage de la seconde dent (32) devant le capteur de passage (33), et en ce que l'étape de déduction est également réalisée en fonction de ce second signal (0)2). 20 2. Procédé de détection selon la revendication précédente, dans lequel le second signal (W2) est binaire et est : - fixé à 0 à l'allumage initial du moteur à combustion interne (1), - mis à 1, suite à une temporisation prédéterminée, après que la seconde dent (32) est passé devant le capteur de passage (33), et 25 - remis à 0 lorsque le régime moteur passe sous un seuil de vitesse prédéterminé. 3. Procédé de détection selon la revendication précédente, dans lequel le premier signal ((DI) est binaire et est : - fixé à o à l'allumage initial du moteur à combustion interne (1), 30 - mis à 1 après qu'un nombre prédéterminé de premières dents (31) est passé devant le capteur de passage (33), avec une fréquence supérieure à un seuil de fréquence prédéterminé, et - remis à 0 lorsqu'aucune première dent (31) n'est passée devant lecapteur de passage (33) au cours d'une durée prédéterminée. 4. Procédé de détection selon la revendication précédente, dans lequel le passage de l'état arrêté à l'état démarré du moteur à combustion interne (1) est détecté dès que le premier signal (Wi) est égal à 1. 5. Procédé de détection selon l'une des revendications 3 et 4, dans lequel le passage de l'état démarré à un état intermédiaire du moteur à combustion interne (1) est détecté dès que le second signal (w2) passe de 1 à 0 alors que le premier signal (coi) reste égal à 1. 6. Procédé de détection selon la revendication précédente, dans lequel 10 le passage de l'état intermédiaire à l'état arrêté du moteur à combustion interne (1) est détecté dès que le premier signal (col) passe de 1 à 0. 7. Procédé de détection selon l'une des revendications 3 à 6, dans lequel ledit nombre prédéterminé est inférieur à la moitié du nombre total de premières dents (31), le seuil de fréquence prédéterminé est inférieur à 0,25 Hz et la durée 15 prédéterminée est inférieure à 250 millisecondes. 8. Procédé de détection selon l'une des revendications 2 à 7, dans lequel la temporisation prédéterminée est supérieure à 50 millisecondes et le seuil de vitesse prédéterminé est inférieur à 250 tours par minute. 9. Moteur à combustion interne (1) comportant : 20 - un vilebrequin (10), - un répartiteur d'air (12), - une roue dentée (30) qui est liée en rotation au vilebrequin (10) et qui comprend des premières dents (31) identiques et régulièrement réparties sur sa périphérie et une seconde dent (32) distincte desdites premières dents (31), 25 - au moins un capteur de passage (33) des premières et seconde dents (31, 32), - un capteur de pression (21) engagé dans le répartiteur d'air (12), et - une unité de pilotage (40) du moteur à combustion interne (1), caractérisé en ce que l'unité de pilotage (40) est adaptée à mettre en 30 oeuvre un procédé de détection selon l'une des revendications précédentes.