Brevet FR3048262A1 — publié le 20170901

PROCEDE DE LIMITATION DE CHARGE D'UN MOTEUR THERMIQUE EN CAS DE DECTECTION DE COMBUSTIONS ANORMALES [0001] La présente invention porte sur un procédé de limitation de charge d'un moteur thermique en cas de détection de combustions anormales. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, dans le domaine des véhicules automobiles équipés d'un moteur thermique de type essence. [0002] Les normes antipollution et le souhait de limiter au maximum la consommation des moteurs thermique amènent les constructeurs automobiles à produire des moteurs thermiques à faible cylindrée avec un nombre de cylindres en diminution (tendance dite de "downsizing" en anglais). Aussi, pour conserver un niveau de performance équivalent à celui d'un moteur à plus forte cylindrée, le moteur doit fonctionner sur des points de fonctionnement à fort taux de remplissage en air dans les cylindres. [0003] Cela est favorable à l'apparition de combustions anormales pour lesquelles le mélange air/carburant s'enflamme à un endroit différent de celui initié par la bougie d'allumage commandée. Le mélange peut s'enflammer avant l'étincelle à la bougie (on parle alors de "rumble" en anglais) ou après l'étincelle à la bougie (on parle alors de "rumble" tardif). De plus, ce type de combustion anormale a la faculté de s'auto-entretenir, c'est-à-dire qu'en cas d'apparition de "rumble" sur un cylindre au cours d'un cycle moteur, le cycle suivant risque aussi de voir le même phénomène. [0004] Le "rumble" génère des vibrations, appelées "coups" de rumble dans la suite de la description, associés à un bruit sourd dans la chambre de combustion constituant un désagrément pour le conducteur, avec un risque élevé de casse moteur. Ces vibrations présentent une fréquence comprise entre 600 Hz et 1200 Hz. Ces vibrations sont transmises de la chambre de combustion jusqu'aux bielles et au vilebrequin (contrairement au cliquetis dont la vibration comprise en 5000 Hz et 15000 Hz ne se ressent que dans la chambre de combustion). Le "rumble" est causé par une augmentation de pression dans la chambre de combustion, ainsi qu'un allumage trop anticipé ou de multiples points chauds dans la chambre de combustion. [0005] La demanderesse a développé un procédé de protection au "rumble" sur une série d'un ou plusieurs roulages successifs sans réinitialisation de calculateur moteur (phase dite de "driving-cycle" en anglais ou "cycle de conduite" en français). Il s'agit d'un 3048262 2 procédé curatif ayant pour but de faire disparaitre le phénomène de "rumble" lorsque celui-ci apparait, mais également d'empêcher sa réapparition tout au long d'un cycle de conduite. Ce procédé consiste à détecter les combustions anormales via un accéléromètre placé sur un bloc moteur. On distingue deux situations de "rumble" : un "rumble" causé par 5 des causes réversibles, par exemple en cas d'encrassement de la chambre de combustion, et un "rumble" causé par des causes irréversibles, par exemple lors de la casse de pièce moteur. [0006] Dans le cas des causes réversibles, le procédé consiste à décompter les coups de "rumble" par un compteur spécifique. Un compteur, dit lent, s'incrémente lorsqu'il voit 10 un coup ou une rafale de coups de "rumble" et se décrémente progressivement en l'absence de "rumble", une pluralité de coups étant considérée comme une rafale lorsque les coups se produisent dans une période de temps calibrée. L'incrémentation et la décrémentation sont calibrées de manière lente. Lorsque le compteur atteint une valeur seuil paramétrable, plusieurs actions curatives sont appliquées. La première action 15 curative appliquée est la coupure d'injection sur le cylindre avec présence de "rumble". Si le "rumble" est toujours présent, le procédé applique une limitation de charge sur l'ensemble du champ moteur comme deuxième action curative. Le niveau de limitation de charge dépend du nombre de coupures d'injection qui ont lieu et du régime moteur. [0007] Dans le cas de causes irréversibles, le procédé consiste à décompter les coups 20 de "rumble" par un compteur spécifique. Un compteur, dit rapide, s'incrémente lorsqu'il voit un coup ou une rafale de coups de "rumble" et se décrémente progressivement en l'absence de "rumble". L'incrémentation et la décrémentation sont calibrées de manière rapide. Lorsque le compteur atteint une valeur seuil paramétrable, le procédé applique une forte limitation de charge sur l'ensemble du champ moteur. En fonction de la valeur du 25 compteur, un voyant de service s'allume de manière à indiquer au conducteur que le véhicule doit être amené en réparation. [0008] Toutefois, dans le cas de "rumble" provoqué par des causes réversibles, le procédé présente plusieurs inconvénients. En l'occurrence, la coupure d'injection en tant que première action curative présente le défaut d'être perceptible par le conducteur (à- 30 coups, décélération brusque) et d'engendrer un bruit audible. La combinaison de ces deux évènements peut amener le conducteur à penser que son véhicule est défaillant. [0009] Un autre défaut de ce procédé concerne les limitations de charge qui suivent la coupure d'injection. En effet, ces limitations de charge sont moins efficaces que la coupure 3048262 3 d'injection, et ont donc peu d'effet en cas de maintien des coups de "rumble". Par ailleurs, le niveau de limitation de charge est fonction du nombre de coupures d'injection, ce qui n'est pas toujours représentatif du nombre de coups ou de rafales de coups de "rumble" subis. Ce niveau de limitation de charge n'est donc pas adapté au juste nécessaire. 5 [0010] L'invention vise à remédier efficacement à ces inconvénients en proposant un procédé de contrôle de combustion d'un moteur thermique, caractérisé en ce que le procédé comporte: - une étape de détection de combustions anormales générant des vibrations dans un cylindre appelées "coups", les vibrations ayant une fréquence comprise entre 600 Hz et 10 1200 Hz, - une étape de décompte des coups et de rafales de coups par incrémentation respectivement d'un compteur spécifique aux coups et d'un compteur spécifique aux rafales de coups, une pluralité de coups étant considérée comme une rafale lorsque les coups se produisent dans une période de temps calibrée, et 15 - une étape d'application d'une limitation de charge au moteur thermique lorsqu'un nombre de coups ou de rafales de coups dépasse un seuil d'activation correspondant. [0011] L'invention permet ainsi d'utiliser efficacement la limitation de charge pour la protection du moteur thermique vis-à-vis d'une combustion anormale sans réaliser préalablement de coupures d'injection, par l'utilisation de compteurs spécifiques 20 permettant de distinguer les coups de "rumble" des rafales de coups de "rumble". En outre, l'invention présente l'avantage d'être peu onéreuse, étant donné qu'elle peut être intégrée par développement logiciel dans le calculateur moteur sans ajout de composant supplémentaire. [0012] Selon une mise en oeuvre, on distingue des causes réversibles et des causes 25 irréversibles à l'origine des coups ou des rafales de coups et des compteurs de coups ou de rafales de coups associés aux causes irréversibles s'incrémentent plus vite que les compteurs associés aux causes réversibles. [0013] Selon une mise en oeuvre, dans le cas de causes réversibles, la limitation de charge est appliquée au moteur thermique de manière temporaire. 30 [0014] Selon une mise en oeuvre, dans le cas de causes irréversibles, la limitation de charge est appliquée au moteur thermique de manière permanente. 3048262 4 [0015] Selon une mise en oeuvre, un niveau de limitation de charge est calculé à partir d'une cartographie indexée en régime moteur. [0016] Selon une mise en oeuvre, lorsque la limitation de charge est annulée, la limitation de charge rejoint un niveau nominal de manière progressive. 5 [0017] Selon une mise en oeuvre, en l'absence de détection de combustion anormale, les compteurs de coups et de rafales de coups se décrémentent d'une valeur calibrable. [0018] Selon une mise en oeuvre, le procédé de contrôle est mis en oeuvre sur une série d'un ou plusieurs roulages successifs sans réinitialisation d'un calculateur moteur. [0019] Selon une mise en oeuvre, l'étape de détection est réalisée au moyen d'un 10 accéléromètre fixé sur le moteur thermique. [0020] L'invention a également pour objet un calculateur moteur comportant une mémoire stockant des instructions logicielle pour la mise en oeuvre du procédé de contrôle. [0021] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à 15 l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. [0022] La figure 1 est une représentation schématique fonctionnelle d'un système selon la présente invention mettant en oeuvre différents types d'actions pour remédier aux combustions anormales de type "rumble"; 20 [0023] La figure 2 est une représentation schématique illustrant la structure du procédé de traitement curatif du "rumble" sur cycle de conduite selon la présente invention en fonction de combustions anormales générées par des causes réversibles et de combustions anormales générées par des causes irréversibles; [0024] La figure 3 représente un chronogramme illustrant le fonctionnement d'un 25 compteur de coups de "rumble" selon la présente invention activant une limitation de charge sur le moteur thermique; [0025] La figure 4 représente un chronogramme illustrant le fonctionnement du compteur de rafales de coups de "rumble" selon la présente invention par rapport au compteur de coups de "rumble". 3048262 5 [0026] La figure 1 illustre de façon fonctionnelle un système 10 mettant en oeuvre un procédé de contrôle de combustion de moteur thermique permettant de traiter un phénomène dit de "rumble" où le mélange air/carburant s'enflamme à un endroit différent de celui initié par la bougie d'allumage commandée. Le mélange peut s'enflammer avant 5 l'étincelle à la bougie ou après l'étincelle à la bougie (on parle alors de "rumble" tardif). [0027] Le "rumble" génère des vibrations, appelées coups de "rumble" 101 dans la suite de la description, associés à un bruit sourd dans la chambre de combustion constituant un désagrément pour le conducteur, avec un risque élevé de casse moteur. Ces vibrations présentent une fréquence comprise entre 600 et 1200 Hz. Ces vibrations sont transmises 10 de la chambre de combustion jusqu'aux bielles et au vilebrequin (contrairement au cliquetis dont la vibration comprise en 5000Hz et 15000Hz ne se ressent que dans la chambre de combustion). [0028] Le phénomène de "rumble" apparait généralement dans une zone de régime moteur comprise entre 1000 et 3000 tours/min et à fort remplissage en air, par exemple 15 suite à l'actionnement d'un turbocompresseur. [0029] Les coups de "rumble" 101 sont détectés au moyen d'un capteur 100 monté sur le bloc moteur. Ce capteur 100 est également utilisé pour détecter le cliquetis du moteur. [0030] Parmi des actions susceptibles d'être mise en oeuvre, on distingue une action 104 de type préventive consistant à éviter l'apparition du" rumble" et des actions 102, 103 de 20 type curatives visant à traiter le "rumble" suite à son apparition. [0031] L'action préventive 104 consiste notamment à limiter la charge du moteur Lim ChE en fonction d'un niveau d'encrassement de la chambre de combustion. [0032] Parmi les actions de type curatives 102, 103, on distingue un ensemble d'actions curatives 102, dites immédiates, et un ensemble d'actions curatives 103 réalisées sur un 25 cycle de conduite ("driving-cycle" en anglais) correspondant à une série d'un ou plusieurs roulages successifs sans réinitialisation d'un calculateur moteur. Pour les actions curatives immédiates 102, les échelles de temps, notamment la durée de surveillance avant activation de l'action curative 102, sont très courtes, de l'ordre de quelques Point Mort Haut (ou PMH) voire quelques secondes. Pour les actions curatives 103 réalisées sur un 30 cycle de conduite, les échelles de temps, notamment la durée de surveillance avant 3048262 6 activation de l'action curative 103, sont plus longues que pour les actions curatives immédiates 102, de l'ordre de plusieurs minutes. [0033] Les actions curatives 102, 103 pourront consister en une limitation de charge permettant de ramener le moteur thermique à un point de fonctionnement en remplissage 5 défavorable au "rumble" (de quelques points de remplissage à la pleine charge atmosphérique). Le ressenti pour le conducteur varie alors d'un ressenti quasi-nul à une perte de performance notable. Dans le cas des actions curatives 103 réalisées sur un cycle de conduite, la limitation de charge Lim ChR est appliquée de manière temporaire lorsque les causes du "rumble" sont réversibles, par exemple en cas d'encrassement de la 10 chambre de combustion, ou alors de manière permanente Lim Chl lorsque les causes du "rumble" sont irréversibles, par exemple lors de la casse de pièce moteur. Dans le cas des actions curatives immédiates 102, on configure une limitation de charge courante Lim_ChC ayant un effet rapide avec un niveau de limitation situé au juste nécessaire pour faire disparaître le "rumble". A cet effet, la baisse de charge Lim_ChC est déterminée à 15 partir de l'utilisation de courbe d'iso-probabilité d'apparition du "rumble". [0034] L'activation d'un enrichissement spécifique en carburant R_Spe permet de refroidir le mélange air/carburant. En effet, suivant une nouvelle consigne d'enrichissement, on ajoute du carburant dans le mélange air/carburant de manière à refroidir ce mélange. Cela a pour effet d'améliorer les conditions thermiques dans la 20 chambre de combustion pour diminuer les risques d'apparition du "rumble". Cette action R Spe, rapide à mettre en oeuvre, ne présente aucun ressenti pour le conducteur, excepté une augmentation très faible de sa consommation en carburant. [0035] La modification de schémas d'injection R lnj associés à des réglages d'avances spécifiques permet d'injecter suffisamment de carburant dans le cylindre pour permettre 25 un mélange avec l'air sans toutefois risquer de provoquer une auto-inflammation. Ainsi, on injecte une partie d'une quantité de carburant à injecter au cours d'un cycle moteur lors d'une phase d'admission et la partie restante de la quantité de carburant lors d'une phase de combustion. Cette action R lnj ne présente aucun impact pour le conducteur. [0036] La coupure d'injection C lnj permet de couper l'arrivée de carburant à l'intérieur 30 de la chambre de combustion d'un cylindre dans lequel apparaît le "rumble". La combustion ne se fait donc plus et le "rumble" cesse. Cette action C lnj a pour conséquence de provoquer une sensation d'à-coup pour le conducteur et est donc généralement mise en oeuvre en dernier recours. 3048262 7 [0037] Un procédé 106 permet de limiter la charge du moteur en fonction d'un rendement d'avance à l'allumage maximale ou d'une variation d'avance à l'allumage maximale, référencé dans les deux cas Lim Low, minimisant le risque d'apparition de cliquetis et du phénomène de "rumble" tout en tenant compte d'un indice d'octane du 5 carburant. Le procédé 106 permet également de réalisé une limitation du cliquetis Lim Cli. [0038] Comme illustré en figure 2, pour la mise en oeuvre du procédé de contrôle de l'invention, un module 12 reçoit en entrée une information de détection 130 des coups ou des rafales de coups de "rumble" au moyen d'un accéléromètre fixé sur un bloc moteur. On distingue deux cas de "rumble" : le "rumble" provoqué par des causes réversibles C_R 10 et le "rumble" provoqué par des causes irréversibles C I. Concernant le "rumble" provoqué par des causes réversibles C R, l'information de détection 130 du "rumble" est fournie à un compteur 15 lent de coups, et à un compteur 16 lent de rafales de coups. Sur dépassement d'un seuil d'activation Sa paramétrable de l'un des deux compteurs 15, 16 on applique au moteur thermique une limitation de charge Lim_ChR. Concernant le 15 "rumble" provoqué par des causes irréversibles C I, l'information de détection 130 du "rumble" est fournie à un compteur 15' rapide de coups, et à un compteur 16' rapide de rafales de coups. Sur dépassement d'un seuil d'activation Sa' paramétrable de l'un des deux compteurs 15', 16' on applique au moteur thermique une limitation de charge Lim Chl. 20 [0039] Dans le cas de "rumble" provoqué par des causes réversibles C R, lorsqu'un coup de "rumble" 101 est détecté, les compteurs 15, 16 lents de coups et de rafales de coups de "rumble" s'incrémentent d'une valeur calibrable. Concernant la limitation de charge Lim_ChR faisant partie de l'ensemble des actions curatives 103 réalisées sur un cycle de conduite, lorsque le compteur 15 associé dépasse un seuil d'activation appelé 25 seuil haut Sa H, l'action Lim_ChR est déclenchée et mise en oeuvre tant que le compteur 15 est supérieur à un seuil bas Sa B, comme cela est bien représenté sur la figure 3. [0040] En l'absence de détection de combustions anormales, les compteurs 15, 16 de coups et de rafales de coups se décrémentent d'une valeur calibrable. On parle de compteurs 15, 16 "lents", car la valeur des incréments/décréments est plus faible dans le 30 cas des causes réversibles C_R que dans le cas des causes irréversibles C I. [0041] Dans le but d'activer les actions de limitation de charge Lim ChR, Lim Chl de manière optimale, le procédé détecte l'occurrence de rafales de coups de "rumble". Le but est de comptabiliser une succession de X coups de "rumble" 101 survenus dans un temps 3048262 8 très court (quelques cycles moteur) comme une rafale de coups et non comme X coups de "rumble". L'objectif est de considérer que la cause racine de cette succession de coups de "rumble" 101 est unique et que le procédé cherche à corriger cette cause racine et non les X coups de "rumble" 101 apparus. Par exemple, dans le cas où la limitation de charge 5 réversible Lim_ChR s'active après cinq coups de "rumble", si ces cinq coups apparaissent lors de cinq combustions successives, la limitation de charge Lim_ChR s'activera alors que ces cinq coups ont eu pour cause racine, par exemple une température d'admission excessive. Les performances du moteur thermique peuvent alors parfois être limitées fortement et provoquer une gêne pour le conducteur. Dans le cas où la limitation de 10 charge réversible Lim_ChR s'active après cinq rafales de coups de "rumble", si cinq coups apparaissent lors de cinq combustions successives, le procédé ne va considérer qu'une rafale de coups de "rumble" (on considère que l'origine de ces cinq coups est unique) et dans ce cas la limitation de charge Lim_ChR aura été réalisée de manière optimale. [0042] La figure 4 décrit le fonctionnement du compteur 16 de rafales de coups de 15 "rumble", par rapport au compteur 15 de coups de "rumble". Lors du comptage des coups, tout coup de "rumble" est considéré par le compteur 16 de rafale de coups comme une rafale de coups. Si d'autres coups de "rumble" 101 apparaissent dans une période de temps t1 calibrable, ces coups sont alors comptés dans la rafale de coups. Par ailleurs, pendant la durée de détection de la rafale de coups, le compteur 16 est figé. 20 [0043] Lorsque le compteur 15 de coups ou le compteur 16 de rafale de coups a dépassé une valeur seuil d'activation Sa calibrable, la limitation de charge Lim_ChR est demandée. Le niveau de limitation de charge Lim_ChR à appliquer au moteur thermique est calculé à partir d'une cartographie indexée en fonction d'une valeur d'incrémentation des compteurs 15, 16 et du régime moteur. Cela permet de paramétrer la limitation de 25 charge Lim_ChR au juste nécessaire. En outre, lorsque la demande de limitation de charge Lim_ChR est annulée, le niveau de la limitation de charge Lim_ChR rejoint un niveau nominal, de manière progressive, linéairement dans le temps. [0044] Dans le cas de causes irréversibles C I, lorsqu'un coup de "rumble" 101 est détecté, les compteurs 15', 16' rapides de coups et de rafales de coups de "rumble" 30 s'incrémentent d'une valeur calibrable. En l'absence de combustions anormales, les compteurs 15', 16' de coups et de rafales de coups se décrémentent d'une valeur calibrable. On parle de compteurs 15', 16' "rapides", car la valeur des incréments/décréments est plus importante dans le cas des causes irréversibles C I que 3048262 9 dans le cas des causes réversibles C_R. Le comportement des compteurs 15, 15' vis-à-vis des coups de "rumble" est similaire dans le cas de causes réversibles C_R et dans le cas de causes irréversibles C I. [0045] Lorsque le compteur 15' de coups ou le compteur 16' de rafale de coups a 5 dépassé une valeur seuil d'activation Sa' calibrable, une forte limitation de charge Lim_ChI est demandée. Le niveau de limitation de charge Lim Chl à appliquer au moteur thermique est calculé à partir d'une cartographie indexée en fonction du régime moteur. En outre, lorsque la demande de limitation de charge Lim_ChI est annulée, le niveau de la limitation de charge Lim Chl rejoint un niveau nominal, de manière progressive, 10 linéairement dans le temps. REVENDICATIONS: 1. Procédé de contrôle de combustion d'un moteur thermique, caractérisé en ce que ledit procédé comporte: - une étape de détection de combustions anormales générant des vibrations dans un cylindre appelées "coups" (101), lesdites vibrations ayant une fréquence comprise entre 600 Hz et 1200 Hz, - une étape de décompte desdits coups et de rafales de coups par incrémentation respectivement d'un compteur (15, 15') spécifique auxdits coups et d'un compteur (16, 16') spécifique auxdites rafales de coups, une pluralité de coups étant considérée comme une rafale lorsque lesdits coups se produisent dans une période de temps (t1) calibrée, et - une étape d'application d'une limitation de charge (Lim ChR, Lim Chl) au moteur thermique lorsqu'un nombre de coups ou de rafales de coups dépasse un seuil d'activation (Sa, Sa') correspondant. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on distingue des causes réversible (C_R) et des causes irréversibles (C I) à l'origine des coups ou des rafales de coups et en ce que des compteurs de coups (15') ou de rafales de coups (16') associés aux causes irréversibles (C I) s'incrémentent plus vite que les compteurs (15, 16) associés aux causes réversibles (C R). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, dans le cas de causes réversibles (C R), la limitation de charge (Lim_ChR) est appliquée audit moteur thermique de manière temporaire. 4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que, dans le cas de causes irréversibles (C I), la limitation de charge (Lim Chl) est appliquée audit moteur thermique de manière permanente. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un niveau de limitation de charge (Lim ChR, Lim Chl) est calculé à partir d'une cartographie indexée en régime moteur. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lorsque la limitation de charge (Lim ChR, Lim Chl) est annulée, ladite limitation de charge (Lim ChR, Lim Chl) rejoint un niveau nominal de manière progressive. 3048262 11 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'en l'absence de détection de combustion anormale, lesdits compteurs de coups (15, 15') et de rafales de coups (16, 16') se décrémentent d'une valeur calibrable. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est 5 mis en oeuvre sur une série d'un ou plusieurs roulages successifs sans réinitialisation d'un calculateur moteur. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ladite étape de détection est réalisée au moyen d'un accéléromètre fixé sur ledit moteur thermique. 10 10. Calculateur moteur comportant une mémoire stockant des instructions logicielle pour la mise en oeuvre du procédé de contrôle tel que défini selon l'une quelconque des revendications précédentes.