Brevet FR3026145A1 — publié le 20160325

PROCEDE DE REGLAGE D'AVANCE A L'ALLUMAGE POUR LA GESTION DES DEFAUTS D'UN CAPTEUR DE CLIQUETIS [0001] L'invention a trait au domaine du contrôle des moteurs à allumage commandé et plus précisément aux systèmes de calcul de l'avance à l'allumage. [0002] Un moteur à explosion (appellation faisant référence à la combustion interne qui le caractérise) et à allumage commandé est alimenté, lors de chaque cycle (cycle à quatre temps ou à deux temps), par un mélange comprenant de l'air et du carburant (mélange air/carburant). [0003] Nous étudierons, ci-après, un moteur à quatre temps, ce moteur comprenant au moins un cylindre et un piston mobile dans le cylindre. [0004] Chaque cycle comprend quatre temps, ci-après nommés phases, et notamment, une phase de « combustion-détente » en aval d'une phase de « compression ». Cette phase de « combustion-détente » est initiée par un allumage, via une bougie d'allumage, du mélange air/carburant comprimé. [0005] Afin d'optimiser les performances du moteur, tant en termes de puissance qu'en termes de consommation, l'allumage est déclenché en amont d'une position extrême dite de point mort haut (PMH) du piston dans le cylindre, à l'issue de la phase de compression. Afin de pouvoir régler l'allumage, les motoristes utilisent un paramètre permettant au mélange air/carburant de s'enflammer au moment le plus favorable appelé « avance à l'allumage » correspondant à un écart angulaire (ou angle de rotation) ayant pour référentiel un vilebrequin, entre l'instant de l'allumage et l'instant du passage du piston en position de point mort haut (PMH), la position de point mort haut étant la position de référence. [0006] Les moteurs à allumage commandé sont soumis au cliquetis, phénomène d'auto-inflammation connu des motoristes, engendrant une combustion à contretemps d'une partie du mélange air/carburant indépendamment d'une étincelle de la bougie d'allumage. [0007] Les cliquetis peuvent provoquer des nuisances sonores au sein de l'habitacle et une dégradation accélérée des éléments moteur (notamment des pistons). [0008] L'apparition du cliquetis est attribuable à différents facteurs, comme par exemple l'utilisation d'un carburant dégradé. [0009] Selon les pays, la qualité, ou autrement dit l'indice d'octane (RON, Research Octane Number en anglais), du carburant varie, c'est pourquoi il est nécessaire d'adapter le fonctionnement du moteur à la qualité du carburant pour prévenir le cliquetis. Il est ainsi entendu qu'un carburant dégradé est un carburant ayant un indice d'octane plus faible, autrement dit, un carburant moins raffiné. [0010] Lors de l'assemblage d'un véhicule automobile, les moteurs à allumage commandé sont programmés pour fonctionner avec un carburant ayant un RON prédéfini en fonction de la zone géographique dans laquelle le véhicule sera utilisé, ce réglage permettant d'éviter les cliquetis. [0011] De plus, les motoristes cherchent actuellement à développer des moteurs de plus faibles cylindrées, suralimentés (par l'ajout éventuel d'un turbo), permettant de diminuer la consommation de carburant (et donc les émissions de 002) tout en maintenant le confort de conduite et la puissance du moteur (également appelé, sous la désignation anglaise, « downsizing »). Il résulte de ce développement, une sensibilité plus forte au cliquetis et aux carburants dégradés. [0012] Différentes corrections complémentaires entre elles, lors de la détection par capteur (par exemple capteur piézoélectrique) du cliquetis, sont mises en place au niveau d'un calculateur pilotant le moteur à allumage commandé. Ces corrections visent à modifier l'avance à l'allumage pour permettre de réduire et, dans le meilleur des cas, d'annuler le cliquetis. [0013] Parmi ces corrections, on trouve d'une part une correction curative visant à, au moins, réduire rapidement le phénomène de cliquetis lors de son apparition. Cette correction curative consiste à appliquer un retrait d'avance à l'allumage à chaque détection du cliquetis puis à retourner à une avance à l'allumage prédéfinie lorsqu'il n'y a plus de cliquetis sur une durée suffisamment importante (environ égale à 10s). [0014] On trouve d'autre part une correction adaptative qui utilise tout ou partie de la correction curative afin d'effectuer une série d'opérations (et notamment une moyenne des corrections curatives) permettant d'obtenir un retrait ou un ajout d'avance à l'allumage appliqué lors de cliquetis prolongés, généralement dus à l'emploi d'un carburant dégradé. [0015] Ces corrections curative et adaptative sont exploitables uniquement lors de la détection de cliquetis. Le brevet français FR 2 337 261 propose une solution d'inhibition du cliquetis, lors d'un défaut d'un capteur de cliquetis. Cette solution consiste à ne plus utiliser les corrections curative et adaptative, faussées par le défaut du capteur de cliquetis, et à activer une correction de défaillance prédéfinie. Cette correction de défaillance prédéfinie offre un retard d'avance à l'allumage suffisant pour éviter les cliquetis. [0016] Un tel procédé permet effectivement de stopper les cliquetis afin de protéger le moteur, mais abaisse simultanément l'efficacité de celui-ci. En effet, l'avance à l'allumage de défaillance, appliquée en cas de défaut dans le capteur de cliquetis, réduit l'avance à l'allumage prédéfinie, ce qui provoque, entre autre, une augmentation de la consommation en carburant ainsi qu'une baisse de puissance du moteur. Or les moteurs actuels ont pour nécessité de consommer de moins en moins de carburant, sans amoindrir la puissance du véhicule, dans chacune des phases de vie du véhicule. Les phases de vie du véhicule peuvent être un fonctionnement du moteur à froid, un démarrage en côte mais aussi un dysfonctionnement dans un capteur du moteur. Il serait donc avantageux d'établir un procédé permettant, lors d'un défaut dans le capteur de cliquetis, de définir une avance à l'allumage proche de l'avance à l'allumage employée lors d'un fonctionnement sans défaut du moteur et établissant un seuil de sécurité afin d'éviter les cliquetis. [0017] Un premier objectif est de proposer un procédé de réglage d'avance à l'allumage d'un moteur à combustion interne, en fonction d'un défaut d'un capteur de cliquetis du moteur. [0018] Un deuxième objectif est de proposer un procédé de réglage d'avance à l'allumage d'un moteur à combustion interne, offrant une efficacité optimale au fonctionnement du moteur tout en stoppant les cliquetis. [0019] Un troisième objectif est d'utiliser une valeur d'une dernière valeur d'une correction adaptative calculée, en vue d'établir une avance à l'allumage de correction, lors d'un défaut de détection des cliquetis. [0020] Un quatrième objectif est de proposer un véhicule automobile comprenant un moteur dont l'avance à l'allumage est pilotée par un calculateur utilisant un procédé répondant aux trois premiers objectifs. [0021] A cet effet, il est proposé, en premier lieu, un procédé de réglage d'avance à l'allumage pour la gestion des défauts d'un capteur de cliquetis, ce procédé comprenant les opérations consistant, pour un calculateur, à : détecter un défaut de fonctionnement du capteur de cliquetis, et transmettre une avance à l'allumage de correction prédéfinie, ce procédé comprenant également les étapes suivantes : - arrêter le calcul d'une correction adaptative, et calculer l'avance à l'allumage de correction à partir d'une dernière valeur de correction adaptative calculée. [0022] Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, seules ou en combinaison : la correction adaptative est limitée par une valeur d'inhibition d'ajout, définissant une avance à l'allumage limitée ; l'avance à l'allumage de correction est la somme de l'avance à l'allumage limitée et d'un retrait d'avance à l'allumage forfaitaire ; le retrait d'avance à l'allumage forfaitaire est prédéfini ; lorsqu'aucun défaut de fonctionnement du capteur de cliquetis n'est décelé, la correction adaptative est limitée par une saturation maximale prédéfinie, définissant une avance à l'allumage limitée ; lorsqu'aucun défaut de fonctionnement du capteur de cliquetis n'est décelé, l'avance à l'allumage de correction est la somme de l'avance à l'allumage limitée et d'une valeur non-sécuritaire. [0023] II est proposé, en deuxième lieu, un calculateur apte à réaliser un procédé de réglage d'avance à l'allumage pour la gestion des défauts du capteur de cliquetis tel que présenté ci-dessus. [0024] II est proposé, en troisième lieu, un véhicule automobile équipé d'un moteur à allumage commandé par un calculateur tel que présenté ci-dessus. [0025] D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description d'un mode de réalisation, faite ci-après en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 représente un véhicule automobile comprenant un moteur à allumage commandé ; la figure 2 représente schématiquement un moteur à allumage commandé lié à un calculateur et un capteur de cliquetis ; la figure 3 est un schéma illustrant le fonctionnement d'un procédé de réglage d'avance à l'allumage pour la gestion des défauts d'un capteur de cliquetis, ici en position de fonctionnement sans défaut. [0026] Sur la figure 1 est représenté un véhicule 1 automobile comprenant un moteur 2 à allumage commandé (plus couramment appelé moteur essence). [0027] Le moteur 2 comprend, au minimum, un cylindre 3 définissant une chambre 4 de combustion, tel que représenté schématiquement sur la figure 2, auquel est associée, dans une portion supérieure, une bougie 5 d'allumage permettant de produire une étincelle nécessaire à une combustion d'un mélange air/carburant. Le cylindre 3 est d'une part associé à une soupape 6 d'admission qui contrôle une admission du mélange air/carburant à l'intérieur de la chambre 4 de combustion par une tubulure 7 d'admission, et d'autre part à une soupape 8 d'échappement qui contrôle une évacuation de gaz d'échappement, issus de la combustion du mélange air/carburant, hors de la chambre 4 de combustion par une tubulure 9 d'échappement. [0028] Un moteur 2 à allumage commandé peut comprendre entre trois et douze cylindres 3 auxquels, pour chaque cylindre 3, est associée une bougie 5 d'allumage. [0029] Le moteur 2 fonctionne selon un cycle de quatre phases définit dans l'ordre suivant : une phase d'admission, une phase de compression, une phase de combustion et de détente, et une phase d'échappement. [0030] Le travail produit par un moteur 2 provient de la combustion, initiée par la bougie 5 d'allumage du mélange air/carburant compressé au sein du cylindre 3 par un piston 10 se déplaçant suivant une translation rectiligne le long de la chambre 4 de combustion, de façon alternative entre une position extrême haute et une position extrême basse par rapport au cylindre, respectivement appelées position Point Mort Haut (PMH) et position Point Mort Bas (PMB). Le mouvement alternatif du piston 10 permet l'entrainement en rotation d'un vilebrequin 11 par l'intermédiaire d'une bielle 12 reliant le piston 10 au vilebrequin 11. [0031] Lors d'un cycle moteur, l'allumage du mélange air/carburant, via la bougie 5 d'allumage, se produit en amont de la position dite de point mort haut (PMH) du piston 10 à l'issue de la phase de compression. Afin de calibrer l'allumage, les motoristes définissent un paramètre appelé « avance à l'allumage » correspondant à un écart angulaire (exprimé par exemple en degré), ayant pour référentiel le vilebrequin 11, entre l'instant de l'allumage et l'instant du passage du piston 10 en position Point Mort Haut (PMH), la position Point Mort Haut (PMH) du piston 10 correspondant à la position de référence. Une avance à l'allumage prédéfinie est calibrée en usine procurant un fonctionnement initial au moteur 2. [0032] Tel qu'illustré sur la figure 2, les bougies 5 d'allumage sont pilotées par un calculateur 13. Le calculateur 13 comprend les moyens d'acquisition, de traitement et de commande requis à la mise en oeuvre du procédé de réglage d'avance à l'allumage de l'invention. Le calculateur 13 permet, grâce aux retours d'informations des différents capteurs, de contrôler indépendamment l'allumage de chaque cylindre 3 et par conséquent leur avance à l'allumage. Le calculateur 13 est ainsi relié à différents capteurs qui lui fournissent en temps réel des données du véhicule 1 et plus particulièrement du moteur 2. Parmi ces données, on trouve notamment la présence et l'intensité du cliquetis, via par exemple un capteur 14 de cliquetis piézoélectrique. [0033] Le moteur 2 à allumage commandé est soumis au cliquetis, phénomène d'auto-inflammation connu des motoristes, engendrant la combustion à contretemps d'une partie du mélange air/carburant indépendamment de l'étincelle de la bougie 5 d'allumage et provoquant notamment des nuisances sonores au sein de l'habitacle, une dégradation accélérée des éléments moteur (notamment des pistons) ou encore une augmentation de la consommation de carburant. [0034] Le calculateur 13 comprend ainsi différentes corrections complémentaires entre elles, susceptibles d'être appliquées lors de la détection du cliquetis par le capteur 14 de cliquetis, celles-ci permettant de modifier l'avance à l'allumage pour stopper le cliquetis. [0035] Le cliquetis peut être présent soit de façon ponctuelle soit de façon continue. [0036] Lors d'une apparition ponctuelle de cliquetis, le calculateur 13 met en place une correction curative visant à stopper rapidement le phénomène de cliquetis lors de son apparition. Cette correction curative consiste à appliquer une rectification curative, correspondant à l'application d'un retrait curatif (valeur prédéfinie lors de la programmation, par exemple égale à 7°) sur l'avance à l'allumage prédéfinie, à chaque détection du cliquetis, puis à retourner sur l'avance à l'allumage prédéfinie lorsqu'il n'y a plus de cliquetis pendant une durée suffisamment importante (par exemple égale à 10s). [0037] Lors d'une apparition continue de cliquetis le calculateur 13 applique une correction 15 adaptative qui récupère tout ou partie de la correction curative afin d'effectuer une série d'opérations (et notamment une moyenne des corrections curatives) permettant d'appliquer un retrait ou un ajout calculé (valeur calculée selon un modèle prédéfini) sur l'avance à l'allumage prédéfinie. [0038] La correction 15 adaptative est ainsi mise en place notamment lorsque l'apparition du cliquetis provient de l'emploi d'un carburant dégradé, étant donné que, dans ce cas-ci, il est nécessaire d'adapter l'avance à l'allumage du moteur 2 sur une période longue. [0039] Sur la figure 3 est représentée schématiquement une correction 15 adaptative comprenant un calcul 16 adaptatif, permettant de définir l'avance à l'allumage transmise par la correction 15 adaptative, une restitution 17 adaptative pouvant être assimilée à une mémoire conservant une dernière correction 15 adaptative calculée par le calcul 16 adaptatif. Un interrupteur 18 commandé de fin de calcul permet de disjoindre automatiquement le calcul 16 adaptatif et la restitution 17 adaptative, en fonction d'une valeur 19a de sélection. [0040] Un procédé 20 de réglage d'avance à l'allumage pour la gestion des défauts du capteur 14 de cliquetis permet de définir une avance à l'allumage 21 de correction, offrant un fonctionnement optimal et sans cliquetis au moteur 2. [0041] Le procédé 20 utilise un détecteur 22 de défauts du capteur 14 de cliquetis, capable de déceler un problème dans le fonctionnement du capteur 14 de cliquetis et de transmettre ce qu'il a détecté via une valeur 19a et 19b de sélection. [0042] Le procédé 20 utilise également une mémoire 23 apte à enregistrer des données 24 à 27 mémoire définies lors de la conception du dit procédé 20. Ces données 24 à 27 mémoire sont, dans notre exemple, une saturation 24 maximale prédéfinie (ici, un nombre réel positif), une valeur 25 d'inhibition d'ajout (ici, égale à 0), une valeur 26 non-sécuritaire (ici, égale à 0) et un retrait 27 d'avance à l'allumage forfaitaire (ici, un nombre réel négatif). [0043] Le procédé 20 utilise de surcroît un commutateur 28 commandé de non-ajout et un commutateur 29 commandé de protection. Chaque commutateur commandé permet de sélectionner automatiquement une donnée 24 à 27 mémoire, sur les deux données 24 et 25 ou 26 et 27 mémoire à sa disposition, en fonction de la valeur 19b de sélection. [0044] En outre, une porte 30 de comparaison à valeur maximale transmettant une valeur d'entrée, de cette porte 30 de comparaison, limitée, en valeur maximale, par une valeur 31 limitative, ainsi qu'une porte 32 somme capable d'additionner plusieurs valeurs entre elles, font partie du procédé 20 de réglage d'avance à l'allumage pour la gestion des défauts du capteur 14 de cliquetis. [0045] Comme représenté sur la figure 3, lorsqu'aucun problème n'est décelé dans le capteur 14 de cliquetis par le détecteur 22 de défauts, la valeur 19a de sélection commande la fermeture de l'interrupteur 18 commandé de fin de calcul, qui lie le calcul 16 adaptatif et la restitution 17 adaptative, permettant de mettre à jour, dans la restitution 17 adaptative, la dernière valeur calculée par le calcul 16 adaptatif. Lorsqu'un problème est décelé dans le capteur 14 de cliquetis par le détecteur 22 de défauts, le calcul 16 adaptatif étant faussé par le défaut du capteur 14 de cliquetis, la valeur 19a de sélection commande l'ouverture de l'interrupteur 18 commandé de fin de calcul, qui disjoint le calcul 16 adaptatif et la restitution 17 adaptative, permettant de conserver, dans la restitution 17 adaptative, la dernière valeur calculée par le calcul 16 adaptatif avant apparition du défaut. [0046] Le commutateur 28 transmet, lorsqu'aucun problème n'est décelé dans le capteur 14 de cliquetis par le détecteur 22 de défauts, la saturation 24 maximale prédéfinie (ici, un nombre réel positif) et, lorsqu'un problème est décelé dans le capteur 14 de cliquetis par le détecteur 22 de défauts, la valeur 25 d'inhibition d'ajout (ici, égale à 0). [0047] La porte 30 de comparaison transmet une avance à l'allumage 33 limitée égale à la restitution 17 adaptative limitée, en valeur maximale, par la donnée 24 ou 25 mémoire sélectionnée par le commutateur 28, en fonction du décèlement ou non d'un problème dans le capteur 14 de cliquetis par le détecteur 22 de défauts. [0048] Le commutateur 29 transmet, lorsqu'aucun problème n'est décelé dans le capteur 14 de cliquetis par le détecteur 22 de défauts, la valeur 26 non-sécuritaire (ici, égale à 0) et, lorsqu'un problème est décelé dans le capteur 14 de cliquetis par le détecteur 22 de défauts, le retrait 27 d'avance à l'allumage forfaitaire (ici, un nombre réel négatif). [0049] La porte 32 somme transmet l'avance à l'allumage 21 de correction égale à la somme de l'avance à l'allumage 33 limitée, transmise par la porte 30 de comparaison, et de la donnée 26 ou 27 mémoire sélectionnée par le commutateur 29, en fonction du décèlement ou non d'un problème dans le capteur 14 de cliquetis par le détecteur 22 de défauts. [0050] Ainsi, si aucun problème n'est décelé par le détecteur 22 de défauts du capteur 14 de cliquetis, la restitution 17 adaptative de la correction 15 adaptative est limitée en ajout d'avance à l'allumage par la saturation 24 maximale prédéfinie (ici, un nombre réel positif) puis transmise, en tant qu'avance à l'allumage 33 limitée, par la porte 30 de comparaison à valeur maximale. Cette avance à l'allumage 33 limitée est additionnée, par la porte 32 somme, avec la valeur 26 nonsécuritaire (ici, égale à 0) transmise par le commutateur 29 commandé de protection. Dans le mode de réalisation décrit, en cas de fonctionnement correct du capteur 14 de cliquetis, l'avance à l'allumage 21 de correction, transmise en sortie de la porte 32 somme, est donc la restitution 17 adaptative de la correction 15 adaptative, limitée en ajout par la saturation 24 maximale prédéfinie (ici, un nombre réel positif). [0051] Si un problème est décelé par le détecteur 22 de défauts du capteur 14 de cliquetis, la valeur 19a de sélection commande l'ouverture de l'interrupteur 18 commandé de fin de calcul, permettant de disjoindre automatiquement le calcul 16 adaptatif et la restitution 17 adaptative. La dernière valeur de restitution 17 adaptative mémorisée avant l'apparition du défaut est limitée en ajout d'avance à l'allumage par la valeur 25 d'inhibition d'ajout (ici, égale à 0) puis transmise, en tant qu'avance à l'allumage 33 limitée, par la porte 30 de comparaison à valeur maximale. Cette avance à l'allumage 33 limitée est additionnée, par la porte 32 somme, avec le retrait 27 d'avance à l'allumage forfaitaire (ici, un nombre réel négatif) transmis par le commutateur 29 commandé de protection. Dans le mode de réalisation décrit, en cas de défaut dans le fonctionnement du capteur 14 de cliquetis, l'avance à l'allumage 21 de correction, transmise en sortie de la porte 32 somme, est donc la dernière valeur de restitution 17 adaptative mémorisée avant apparition du défaut, inhibée en ajout par la valeur 25 d'inhibition d'ajout (ici, égale à 0) puis additionnée du retrait 27 d'avance à l'allumage forfaitaire (ici, un nombre réel négatif), offrant un seuil de sécurité supplémentaire afin de limiter les risques de cliquetis. REVENDICATIONS1. Procédé (20) de réglage d'avance à l'allumage pour la gestion des défauts d'un capteur (14) de cliquetis, ce procédé (20) comprenant les opérations consistant, pour un calculateur (13), à : détecter un défaut de fonctionnement du capteur (14) de cliquetis, et transmettre une avance à l'allumage (21) de correction prédéfinie, ce procédé (20) étant caractérisé en ce qu'il comprend également les étapes suivantes : arrêter le calcul d'une correction (15) adaptative, et calculer l'avance à l'allumage (21) de correction à partir d'une dernière valeur de correction (15) adaptative calculée. 2. Procédé (20) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la correction (15) adaptative est limitée par une valeur (25) d'inhibition d'ajout, définissant une avance à l'allumage (33) limitée. 3. Procédé (20) selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'avance à l'allumage (21) de correction est la somme de l'avance à l'allumage (33) limitée et d'un retrait (27) d'avance à l'allumage forfaitaire. 4. Procédé (20) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le retrait (27) d'avance à l'allumage forfaitaire est prédéfini. 5. Procédé (20) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, lorsqu'aucun défaut de fonctionnement du capteur (14) de cliquetis n'est décelé, la correction (15) adaptative est limitée par une saturation (24) maximale prédéfinie, définissant une avance à l'allumage (33) limitée. 6. Procédé (20) selon la revendication 5, caractérisé en ce que, lorsqu'aucun défaut de fonctionnement du capteur (14) de cliquetis n'est décelé, l'avance à l'allumage (21) de correction est la somme de l'avance à l'allumage (33) limitée et d'une valeur (26) non-sécuritaire. 7. Calculateur (13) apte à réaliser le procédé (20) de réglage d'avance à l'allumage pour la gestion des défauts d'un capteur (14) de cliquetis selon l'une des revendications précédentes. 8. Véhicule (1) automobile comprenant un moteur (2) à allumage commandé par le calculateur (13) selon la revendication 7.