Brevet FR3057066A1 — publié le 20180406

PROCEDE DE DETECTION DU PREALLUMAGE DU MOTEUR D'UN VEHICULE AUTOMOBILE [1] L'invention concerne, de façon générale, les pré-allumages du moteur thermique d'un véhicule automobile. [2] L'invention porte plus particulièrement sur un procédé de détection du pré-allumage d'un moteur thermique de véhicule automobile. [3] De manière connue, le moteur thermique d'un véhicule comprend des chambres de combustion de forme cylindrique dans chacune desquelles est injecté un mélange de carburant et d'air. Un piston est monté coulissant dans chaque chambre à combustion de manière à être déplacé lors de la combustion du mélange. Ainsi, le moteur thermique permet de transformer l'énergie thermique dégagée par la combustion du mélange en énergie mécanique entraînant la rotation des roues du véhicule. [4] Dans le cas d'un moteur à essence, une bougie est montée dans le moteur de manière à générer une étincelle dans la chambre de combustion afin de déclencher la combustion du mélange à un moment voulu permettant d'optimiser le fonctionnement du moteur. [5] Cependant, la combustion peut être déclenchée avant le moment voulu : on parle alors de pré-allumage du mélange dans la chambre de combustion. Un pré-allumage peut, par exemple, être dû à des points chauds à l'intérieur de la chambre de combustion, une bougie d'allumage dont la température est élevée, des dépôts carbonés dans la chambre de combustion qui sont portées à incandescence, des niveaux élevés de vapeur d'huile dans la chambre, l'auto-allumage de gouttelettes d'huile moteur et/ou d'essence pendant la phase de compression du mélange précédant l'étincelle d'allumage, etc. [006] Ce phénomène de pré-allumage entraîne une augmentation brusque de la température dans la chambre de combustion et une perte de performances du moteur et de l'agrément de conduite ressenti par le conducteur du véhicule. [007] Aussi, il est connu différentes solutions visant à prévenir le pré-allumage, comme par exemple, l'utilisation de bougies d'allumage spécifiques, d'essence et d'huile adaptées, l'ajustement du mélange air / essence, le nettoyage périodique les chambre de combustion, etc. L'état de l'art comporte également des solutions techniques permettant la 3057066 2 recirculation de gaz d'échappement refroidi dans la chambre de combustion mais ces technologies présentent un coût élevé et entraînent par ailleurs un apport de matières dans la chambre de combustion, ce qui augmente le risque de pré-allumage dans certaines conditions d'utilisation du moteur. 5 [008] L'invention vise donc à résoudre ces inconvénients en proposant un procédé de test du moteur permettant de tester de manière aisée, fiable et peu coûteuse, la propension d'un moteur au pré-allumage dans certaines situations de vie du véhicule. [009] Pour parvenir à ce résultat, la présente invention concerne un procédé de détection du préallumage d'un moteur thermique essence à combustion interne de 10 véhicule, lors d'une simulation de l'utilisation dudit véhicule, le procédé comprenant une étape de chauffage du moteur, et une étape de simulation de l'utilisation du véhicule comprenant une sous-étape de maintien de la vitesse de rotation du moteur à une valeur prédéterminée durant la simulation et une sous-étape d'augmentation par paliers d'au moins un premier paramètre représentatif des conditions d'utilisation du véhicule jusqu'à 15 détecter au moins un pré-allumage u moteur. [0010] Grâce au procédé selon l'invention, il est possible de déterminer le niveau de charge (ou la pression moyenne effective, également connue de l'homme du métier sous l'acronyme PME, définie comme le rapport entre le travail fourni par le moteur durant un cycle et la cylindrée du moteur) et/ou la température de l'air à partir desquels apparaissent 20 le pré-allumage du moteur. Ainsi, il est possible d'optimiser le fonctionnement du moteur en modifiant les réglages du moteur (richesse, stratégie d'injection, rapport volumétrique de compression, etc) afin de limiter, voire de supprimer, le pré-allumage du moteur dû à une charge et/ou une température trop élevée. [0011] Avantageusement, chaque palier dudit premier paramètre est maintenu pendant 25 un temps prédéterminé. [0012] Avantageusement, l'étape de simulation comprend, à chaque palier du premier paramètre, une sous-étape d'augmentation par paliers d'au moins un deuxième paramètre représentatif des conditions d'utilisation du véhicule, jusqu'à détecter au moins un pré-allumage du moteur. 30 [0013] Avantageusement, chaque palier dudit deuxième paramètre est maintenu pendant un temps prédéterminé. 3057066 3 [0014] Avantageusement, le premier paramètre est la charge ou la pression moyenne effective du moteur. [0015] Avantageusement, le deuxième paramètre est la température de l'air injectée dans le moteur thermique. 5 [0016] Avantageusement, l'étape de simulation comprend une sous-étape de dégradation de l'avance à l'allumage à la fin de chaque palier de température de l'air injecté dans le moteur thermique. [0017] Avantageusement, durant l'étape de simulation, la température de l'air injecté dans le moteur thermique est augmentée de l'ordre de 10°C à chaque palier, à partir d'une 10 première valeur. [0018] Avantageusement, le procédé comprend une étape préliminaire de décrassage du moteur durant laquelle la vitesse de rotation du moteur est maintenue à une valeur prédéterminée pendant un temps de décrassage prédéterminée. [0019] L'invention concerne également un véhicule comprenant un moteur thermique 15 essence à combustion interne et un calculateur électronique adapté pour mettre en oeuvre le procédé tel que décrit précédemment de détection du pré-allumage dudit moteur. [0020] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée des modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple uniquement, et en référence aux dessins qui montrent : 20 - la figure 1, un premier exemple de courbes montrant des paramètres du moteur lors d'une mise en oeuvre du procédé de détection de pré-allumage selon l'invention ; - la figure 2, un deuxième exemple de courbes montrant des paramètres du moteur lors d'une mise en oeuvre du procédé de détection de pré-allumage selon 25 l'invention. [0021] Dans ce qui va suivre, les modes de réalisation décrits s'attachent plus particulièrement à une mise en oeuvre du procédé selon l'invention au sein d'un véhicule automobile. Cependant, toute mise en oeuvre dans un contexte différent, en particulier dans tout type de véhicule, est également visée par la présente invention. 3057066 4 [0022] Un véhicule automobile comprend un moteur thermique dans lequel est injecté un mélange de carburant et de comburant, la combustion de ce mélange dégageant de l'énergie thermique transformée, par le moteur, en énergie mécanique permettant d'entraîner la rotation des roues du véhicule, et par voie de conséquence de provoquer le 5 déplacement dudit véhicule sur une voie de circulation. [0023] Le moteur thermique peut être de type Diesel, à essence, au gaz naturel, etc. et nécessite un type de carburant adapté. [0024] Le moteur thermique comprend une pluralité de chambres de combustion, également désignées « cylindres », dans chacune desquelles est monté coulissant un 10 piston. [0025] A chaque cycle du moteur, des quantités prédéterminées de carburant et d'air sont introduites dans chaque chambre de combustion afin de permettre la combustion du mélange de carburant et d'air. La combustion du mélange entraîne alors le piston en translation dans la chambre de combustion qui entraîne à son tour un arbre du moteur, 15 également désigné « vilebrequin », en rotation afin d'entraîner la rotation des roues du véhicule. Le moteur permet ainsi de transformer l'énergie thermique dégagée par la combustion du mélange en énergie mécanique. [0026] Avantageusement, le moteur comprend un système de lubrification pour faciliter le déplacement du piston dans la chambre de combustion. Le système de lubrification 20 permet de lubrifier différents élément du moteur afin de limiter leur frottement et leur usure lors de leur mouvement. Pour ce faire, le système de lubrification comprend une pompe hydraulique et de l'huile qui est déplacée à l'intérieur du moteur par la pompe hydraulique de manière à lubrifier les éléments du moteur en formant une couche d'huile entre deux éléments en mouvement l'un par rapport à l'autre. L'huile circule notamment au niveau du 25 piston, du côté extérieur à la chambre de combustion, afin de lubrifier le piston qui se déplace dans le cylindre du moteur. Dans certaines conditions d'utilisation du moteur, de l'huile peut entrer dans la chambre de combustion : on parle alors d'encrassement de la chambre de combustion, la présence d'huile pouvant alors entraîner un pré-allumage du moteur. 30 [0027] Le système de lubrification comprend également un filtre permettant de retenir les particules présentes dans l'huile du fait de sa circulation dans le moteur. 3057066 5 [0028] Le moteur peut être à injection directe ou indirecte, selon que le carburant est injecté directement ou indirectement dans la chambre de combustion. Le moteur peut également être suralimenté si la pression d'injection de l'air dans la chambre de combustion est augmentée, notamment par un turbocompresseur. 5 [0029] Pour permettre le fonctionnement optimal du moteur, la combustion du mélange est déclenchée à un instant précis, par exemple lorsque la position du piston dans la chambre de combustion est optimale. Dans le cas d'un moteur à essence, la combustion est déclenchée par une bougie montée dans chaque chambre de combustion et adaptée pour générer une étincelle entraînant la combustion du mélange. Dans le cas d'un moteur 10 Diesel, le mélange s'auto-enflamme, notamment sous l'effet de l'augmentation de la pression à l'intérieur de la chambre de combustion. [0030] Dans un moteur à essence, lorsque le mélange s'auto-enflamme avant le moment désiré, on parle de pré-allumage du moteur. Dans un tel cas, le fonctionnement du moteur est erratique, car un tel pré-allumage peut survenir à un moment défavorable et 15 endommager le moteur, ou nuire au ressenti du conducteur. Le pré-allumage apparaît notamment lorsque la vitesse de rotation du moteur est faible : on parle alors de pré-allumage à vitesse réduite, également désigné LSPI pour Low Speed Pre-Ignition en langue anglaise. [0031] Pour déterminer les conditions de fonctionnement du moteur dans lesquelles le 20 phénomène de pré-allumage est le plus susceptible d'apparaître, l'invention propose d'effectuer des tests du moteur dans lesquels des situations d'utilisation du véhicule sont reproduite afin de déterminer la propension du véhicule à générer des pré-allumages. [0032] Il va maintenant être décrit une forme de mise en oeuvre du procédé selon l'invention de détection de pré-allumages du moteur en référence aux figures 1 et 2. 25 [0033] Le procédé selon l'invention permet de tester l'influence de paramètres représentatifs des conditions d'utilisation du véhicule sur la propension d'un moteur, en particulier à essence, à générer des pré-allumages. [0034] Dans cet exemple, un premier paramètre est notamment la charge ou la pression moyenne effective PME du moteur et un deuxième paramètre est la température T de l'air 30 injectée dans la chambre de combustion. 3057066 6 [0035] La charge du moteur est le rapport entre le travail fourni par le moteur à une certaine vitesse V de rotation du moteur et le travail maximal que le moteur peut fournir à cette vitesse V. La charge peut notamment être calculée à partir de la pression moyenne effective, également désigné PME, qui est le rapport entre le travail fourni par le moteur 5 durant un cycle et la cylindrée du moteur. Une charge ou une PME élevée sont représentatives d'un véhicule se déplaçant sur une forte pente ou bien d'un véhicule chargé en poids, par exemple d'une remorque, d'une caravane, etc, et /ou à partir du moment où l'on utilise la suralimentation dans le cas d'un moteur suralimenté. Une température T élevée de l'air est représentative de l'utilisation du véhicule dans un pays 10 chaud, par exemple à partir de 30°C. Aussi, lors diin test du moteur, l'utilisation d'une PME élevée et/ou d'une température T élevée permet de simuler une situation de vie du véhicule. [0036] Lors d'un test, le moteur est tout d'abord décrassé au cours d'une étape préliminaire El afin que le moteur soit toujours testé dans les mêmes conditions et dans le 15 même état initial. Pour décrasser le moteur, ce dernier est maintenu à une vitesse de décrassage Vd, de préférence de l'ordre de 3500 tour/min, et à une pression de décrassage PMEd, de préférence de l'ordre de 10 bars, pendant un temps de décrassage tl prédéterminé, de préférence compris entre 20 min et 4 heures. Le ratio entre la quantité d'air et la quantité de carburant dans le mélange injecté peut également être modifié, 20 notamment en modifiant la commande des soupapes du moteur, afin de faciliter la destruction de dépôts dans la chambre de combustion. [0037] Puis, le système de lubrification du moteur est vidangé dans une étape E2 : le filtre et l'huile sont changés. Lors de la vidange, d'une durée t2 de l'ordre de 30min, le moteur est à l'arrêt, autrement dit, sa vitesse V est nulle comme illustré sur la figure 1. 25 [0038] Le moteur est ensuite rallumé et chauffé dans une étape E3 durant laquelle la vitesse V du moteur est maintenue à une vitesse prédéterminée, de préférence entre 1500 et 2000 tour/min, et la pression PME est maintenue à une valeur prédéterminée, de préférence comprise entre 1 et 2 bars. La durée t3, de préférence de l'ordre de 30min, de l'étape de chauffage E3 du moteur est adaptée pour permettre au moteur d'atteindre sa 30 température de fonctionnement. [0039] Le moteur est alors commandé de manière à simuler une situation de vie du véhicule durant une étape E4 prenant en compte la température T de l'air et la pression PME du moteur. Pour ce faire, le moteur est maintenu pendant un temps t4 de simulation 3057066 7 à une vitesse de simulation Vs, de préférence comprise entre 800 et 3500 tour/min, à laquelle on désire tester le moteur. Durant l'étape de simulation E4, la pression PME est augmentée progressivement par palier comme illustré sur la figure 1 et comme cela sera décrit par la suite afin de tester son impact sur le pré-allumage du moteur. 5 [0040] Au début de l'étape de simulation E4, La pression PME est réglée sur une première valeur à tester, de préférence inférieure à la pression PME', REVENDICATIONS: 1. Procédé de détection du préallumage d'un moteur thermique essence à combustion interne de véhicule, lors d'une simulation de l'utilisation dudit véhicule, le procédé comprenant : une étape (E3) de chauffage du moteur, et une étape (E4) de simulation de l'utilisation du véhicule comprenant une sous-étape de maintien de la vitesse (V) de rotation du moteur à une valeur (Vt) prédéterminée durant la simulation et une sous-étape d'augmentation par paliers d'au moins un premier paramètre (PME, T) représentatif des conditions d'utilisation du véhicule jusqu'à détecter au moins un pré-allumage du moteur. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel, chaque palier dudit premier paramètre (PME, T) est maintenu pendant un temps prédéterminé (t5). 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'étape de simulation (E4) comprend, à chaque palier du premier paramètre (PME, T), une sous-étape d'augmentation par paliers d'au moins un deuxième paramètre (PME, T) représentatif des conditions d'utilisation du véhicule, jusqu'à détecter au moins un pré-allumage du moteur. 4. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel, chaque palier dudit deuxième paramètre est maintenu pendant un temps prédéterminé (t5). 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le premier paramètre est la charge ou la pression moyenne effective (PME) du moteur. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le deuxième paramètre est la température (T) de l'air injecté dans le moteur thermique. 7. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel, l'étape de simulation (E4) comprend une sous-étape de dégradation de l'avance à l'allumage à la fin de chaque palier de température (T) de l'air injecté dans le moteur thermique. 8. Procédé selon l'une des revendications 6 à 7, dans lequel, durant l'étape de simulation (E4), la température (T) de l'air injecté dans le moteur thermique est augmentée de l'ordre de 10°C à chaque palier, à partir d'une première valeur (T1). 3057066 9 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, comprenant une étape préliminaire (El) de décrassage du moteur durant laquelle la vitesse (V) de rotation du moteur est maintenue à une valeur prédéterminée pendant un temps de décrassage (t1) prédéterminée. 5 10. Véhicule comprenant un moteur thermique essence à combustion interne et un calculateur électronique adapté pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une des revendications précédentes de détection du pré-allumage dudit moteur.