Brevet FR2990724A1 — publié le 20131122

PROCEDE DE DETERMINATION DE LA DYNAMIQUE D'UN PISTON DE MOTEUR A COMBUSTION INTERNE Domaine technique de l'invention La présente invention se rapporte au domaine des moteurs à combustion interne à piston et plus particulièrement à la détermination des caractéristiques dynamiques du piston. Arrière-plan technologique Du fait de normes de dépollution de plus en plus sévères, il est nécessaire de contrôler au mieux l'opération de combustion dans le moteur. Le respect des normes impose de dépolluer les gaz d'échappement par des dispositifs de post traitement de plus en plus complexe et couteux. La dépollution peut aussi se faire à la source, c'est-à-dire en optimisant la combustion. Il est par conséquent intéressant d'asservir le modèle des lois d'injection, d'allumage, etc... à ces informations pour optimiser le rendement moteur et la qualité de la combustion. La vitesse du piston, ainsi que son accélération reflètent la qualité du mélange et la qualité de l'opération de combustion dans la chambre de combustion car elles reflètent indirectement la transmission d'énergie mécanique au piston (et donc à la roue) suite à une opération de combustion. Cependant, il est difficile d'interpréter la vitesse piston ou l'accélération piston à partir du capteur de régime moteur, basé sur la détection du passage d'une dent de volant moteur. En effet chaque dent étant équivalent à six degré vilebrequin, le dispositif est peu précis. Un but de la présente invention est de proposer une solution qui permet de connaitre précisément la vitesse et l'accélération du piston en cours de fonctionnement du moteur. L'invention porte ainsi sur un procédé de détermination de la dynamique d'un piston de moteur à combustion interne comprenant une mesure de la pression instantanée régnant dans une chambre de combustion du moteur, caractérisé en ce qu'il comprend de plus : - La détermination de la dérivée première de la pression instantanée mesurée, - La détermination d'une information relative au régime et à la charge du moteur, - La détermination de la vitesse du piston à partir d'une cartographie établissant une relation entre les informations relatives au régime et à la charge du moteur, la dérivée première et ladite vitesse de piston. Dans une variante, le procédé comprend en outre : - La détermination de la dérivée seconde de la pression cylindre, - La détermination de l'accélération du piston à partir d'une cartographie établissant une relation entre les informations relatives au régime et à la charge du moteur, la dérivée seconde de la pression cylindre et ladite accélération de piston. De préférence, la cartographie est obtenue par une campagne d'essais préalables. Dans une variante; la détermination de dérivée est effectuée sur une fenêtre temporelle. De préférence, la fenêtre temporelle démarre postérieurement au Point Mort Haut compression. De préférence encore, la fenêtre temporelle est comprise entre le Point Mort Haut compression et 90 Degré Vilebrequin après ce Point Mort Haut compression. Dans une variante, le procédé comprend la détermination d'une information relative l'ouverture de la chambre de combustion pendant la phase de compression. Dans une autre variante, le procédé comprend la détermination d'une information relative à une suralimentation d'air. De préférence, l'information relative à la suralimentation d'air est obtenue par un relevé de la pression d'admission d'air entrant dans la chambre de combustion. L'invention porte aussi sur un véhicule comprenant un moteur à combustion interne associé à un calculateur configuré pour mettre en oeuvre un procédé de l'invention selon l'un quelconque de ceux précédemment décrits. Brève description des dessins D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'un mode particulier de réalisation, non limitatif de l'invention, faite en référence aux figures dans lesquelles : - La figure 1 illustre un véhicule automobile équipé d'un moteur à combustion interne comprenant un capteur de mesure de la pression régnant dans la chambre de combustion relié à un calculateur adapté à mettre en oeuvre le procédé de l'invention. - La figure 2 est un exemple de signal de pression mesurée dans une chambre de combustion en fonction du déroulement d'un cycle moteur. Description détaillée La figure 1 représente un véhicule automobile 1, comprenant un moteur 2 à combustion interne, configuré pour mouvoir le véhicule 1. Le moteur à combustion 2 comprend un piston 3 qui coulisse dans un cylindre 4 et délimite avec une culasse 5 une chambre de combustion 6. Un capteur 10 de pression instantanée est disposé, par exemple au niveau de la culasse 5 de sorte à relever la pression P régnant dans la chambre de combustion 6 au cours du cycle moteur. Dans le cas d'un moteur Diesel, le capteur 10 de pression instantanée peut être associé à une bougie de préchauffage. Le moteur à combustion 2 peut comprendre plusieurs cylindres 4. Chaque cylindre 4 peut alors être équipé d'un capteur 10 de pression instantanée ou encore un seul capteur 10 de pression instantanée peut être installé sur un des cylindres du moteur. Le capteur 10 est relié à un calculateur électronique 11 apte à acquérir et traiter le signal représentatif du capteur 10. La figure 2 présente un exemple d'acquisition de pression P régnant dans la chambre de combustion 6 au cours d'un cycle moteur représenté en degré vilebrequin, le 0 représentant ici le point mort haut compression (PMH compression). Le calculateur 11 est configuré pour mettre en oeuvre le procédé de l'invention permettant de déterminer la vitesse et l'accélération du piston 3 à partir de la pression P régnant dans la chambre de combustion 6 au cours d'un cycle moteur. Ainsi, dans une première étape du procédé, le capteur 10 mesure la pression instantanée P régnant dans la chambre de combustion 6. Le calculateur 11 acquiert ce signal. Dans une étape suivante du procédé, le calculateur 11 détermine une information relative au régime N et à la charge C du moteur. L'information relative au régime N, peut provenir du relevé du signal d'un capteur régime moteur tel que l'on en trouve classiquement sur les moteurs à combustion interne. L'information relative à la charge peut provenir du relevé de la masse d'air admise dans la chambre de combustion, qui elle-même peut être estimée par un modèle dit classiquement de remplissage. Dans une étape suivante du procédé, le calculateur 11 détermine la dérivée première P' de la pression instantanée P régnant dans la chambre de combustion 6. La dérivée première P' correspond à la vitesse d'évolution de la pression cylindre P. La dérivée première P' est un indicateur des variations cycliques. Dans une étape suivante du procédé, le calculateur 11 peut aussi déterminer la dérivée seconde P" de la pression instantanée P régnant dans la chambre de combustion 6. La dérivée seconde P" correspond à l'accélération d'évolution de la pression cylindre P et est un indicateur de la qualité de la combustion. Dans une étape suivante du procédé, à partir de la dérivée première P' et de la dérivée seconde P" de la pression instantanée P régnant dans la chambre de combustion 6, le calculateur 11 détermine la dynamique du piston 3, autrement dit sa vitesse et son accélération à partir d'une cartographie 12 établissant une relation entre les informations relatives au régime N et à la charge C du moteur. Avantageusement, cette cartographie 12 est élaborée à partir d'une campagne d'essais préalables effectuée sur véhicule. Elle est ensuite mémorisée dans le calculateur 11. Comme le montre encore la figure 2, de préférence, la détermination de la dérivée première P' ainsi que de la dérivée seconde P" est effectuée sur une partie du signal de pression instantanée P encore désignée fenêtre temporelle Ft. Le calcul de la dérivée sur une fenêtre limitée permet de limiter les ressources mémoire à allouer au calcul de la dérivée. De préférence encore, la fenêtre temporelle Ft démarre postérieurement au Point Mort Haut compression (désigné PMHc sur la figure 2), et plus particulièrement pendant la première moitié de la phase de détente soit sensiblement entre le PMHc et 90 Degré Vilebrequin (DV). L'avantage est de disposer d'une zone linéaire permettant d'optimiser le calcul de la dérivée première et seconde pour optimiser le calcul du coefficient directeur. Ce mode de réalisation est possible si la pression la pression instantanée P régnant dans la chambre de combustion 6 est l'image de la dynamique du piston. Cependant, l'admission et l'échappement s'effectuant par au moins une soupape d'admission et au moins une soupape d'échappement (non représentées) si nous avons des croisements de soupape ou une levée de soupape importante, comme par exemple sur un cycle Miller/Atkinson, la pression instantanée P régnant dans la chambre de combustion 6 ne reflète pas fidèlement la position du piston 3. En effet, dans le cas par exemple d'un cycle de Miller, la soupape d'admission est laissée ouverte lors de la remontée du piston, ce qui fait qu'une partie du mélange déjà aspiré est refoulé dans l'admission. Ainsi, dans cette phase, quand le piston 3 remonte, la pression P n'augmente pas dans la chambre de combustion 6. Il y a donc moins d'air admis et la puissance du moteur en est réduite. La faible compression peut être compensée par l'usage d'un compresseur. La caractéristique principale du cycle de Miller est que la course de compression démarre seulement après que le piston a éjecté une partie de la charge. Ceci se produit aux environs de 20 à 30% de la course. II est donc prévu un autre mode de réalisation du procédé dans lequel il est proposé d'intégrer des paramètres d'entrée supplémentaires, pour considérer l'impact d'un cycle moteur tel que Miller/Atkinson dans lequel la chambre de combustion est ouverte pendant une partie de la phase de compression. Ainsi, avantageusement, le procédé peut comprendre le relevé d'une information relative à l'état d'ouverture de la chambre de combustion 6 pendant la phase de compression. Si le moteur 2 comprend un système de distribution variable, autrement dit un système permettant de faire varier les instants d'ouverture et de fermeture et/ou l'amplitude de levée la soupape, cette information peut être par exemple une amplitude et / ou un angle de levée de soupape informant du taux de croisement de soupapes. Si le système de distribution variable comprend par ailleurs un déphaseur d'arbre à cames, le procédé peut aussi comprendre le relevé de l'angle de déphaseur. Si le moteur 2 comprend en outre un système de suralimentation d'air d'admission tel qu'un compresseur ou un turbocompresseur, le procédé peut comprendre la détermination d'une information relative à une suralimentation d'air. Cette information peut être obtenue par exemple par le relevé de la pression d'air d'admission, c'est-à-dire entrant dans la chambre de combustion 6. Dans ce cas, la cartographie 12 est adaptée à partir d'une campagne de caractérisation effectuée sur véhicule ou via des modèles théoriques de remplissage de la chambre de combustion pour prendre en compte ces informations d'entrée supplémentaires. Dans ce mode de réalisation, le calculateur 11 effectue comme dans le premier mode de réalisation les première et secondes étapes de détermination de la dérivée première P' et de la dérivée seconde P". L'invention offre ainsi la possibilité d'optimiser les modèles contribuant à améliorer la combustion en s'appuyant sur une information de la résultante mécanique générée sur le piston.5 REVENDICATIONS1. Procédé de détermination de la dynamique d'un piston (3) de moteur à combustion interne (2) comprenant une mesure de la pression instantanée (P) régnant dans une chambre de combustion (6) du moteur, caractérisé en ce qu'il comprend de plus : La détermination de la dérivée première de la pression instantanée (P') mesurée, La détermination d'une information relative au régime (N) et à la charge (C) du moteur, La détermination de la vitesse du piston à partir d'une cartographie (12) établissant une relation entre les informations relatives au régime (N) et à la charge (C) du moteur, la dérivée première (P') et ladite vitesse de piston. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre : La détermination de la dérivée seconde de la pression cylindre (P"), La détermination de l'accélération du piston à partir d'une cartographie établissant une relation entre les informations relatives au régime (N) et à la charge (C) du moteur, la dérivée seconde de la pression cylindre (P") et ladite accélération de piston. 3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la cartographie (12) est obtenue par une campagne d'essais préalables. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la détermination de dérivée est effectuée sur une fenêtre temporelle (Ft). 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisée en ce que la fenêtre temporelle (Ft) démarre postérieurement au Point Mort Haut compression (PMHc). 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la fenêtre temporelle (Ft) est comprise entre le Point Mort Haut compression (PMHc) et 90 Degré Vilebrequin après ce Point Mort Haut compression (PMHc). 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend la détermination d'une information relative l'ouverture de la chambre de combustion (6) pendant la phase de compression. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend la détermination d'une information relative à une suralimentation d'air. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'information relative à la suralimentation d'air est obtenue par un relevé de la pression d'admission d'air entrant dans la chambre de combustion (6). 10. Véhicule comprenant un moteur à combustion interne associé à un calculateur 5 (11) configuré pour mettre en oeuvre un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes.