Brevet FR3058184A1 — publié le 20180504

PROCEDE DE DETECTION DU PREALLUMAGE DU MOTEUR D'UN VEHICULE [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 3058184 2 combustion, etc. L'état de l'art comporte également des solutions techniques permettant la 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 5 certaines conditions d'utilisation du moteur. [8] 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. [9] Pour parvenir à ce résultat, la présente invention concerne un procédé de 10 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 de simulation de l'utilisation du véhicule comprenant une sous-étape de maintien du moteur à une vitesse supérieure à un seuil haut prédéterminé pendant un temps prédéterminée, et une sous-étape de maintien du moteur à une vitesse à tester pendant 15 un temps prédéterminé jusqu'à détecter un pré-allumage. [0010] Grâce au procédé selon l'invention, il est possible de déterminer l'impact des remontées d'huile dans la chambre de combustion et/ou de l'encrassage de la chambre de combustion sur l'apparition du pré-allumage du moteur. Ainsi, il est possible d'optimiser le fonctionnement du moteur en modifiant les réglages du moteur (richesse, stratégie 20 d'injection, rapport volumétrique de compression, etc.) afin de limiter, voire de supprimer, le pré-allumage du moteur dû à des remontées d'huile et/ou à l'encrassage de la chambre de combustion. [0011] Avantageusement, le moteur est réglé au couple maximal lors de la sous-étape de maintien du moteur à la vitesse à tester. 25 [0012] Avantageusement, l'étape de simulation comprend une sous-étape de maintien du moteur à une vitesse inférieure à un seuil bas prédéterminé après la sous-étape de maintien du moteur à une vitesse supérieure audit seuil haut. [0013] Avantageusement, les sous-étapes de maintien du moteur à une vitesse supérieure au seuil haut et de maintien du moteur à une vitesse inférieure au seuil bas 30 sont répétées successivement, de préférence au moins deux fois. 3058184 3 [0014] Avantageusement, la sous-étape de maintien du moteur à la vitesse supérieure au seuil haut et la sous-étape de maintien du moteur à la vitesse à tester sont répétées successivement, de préférence au moins deux fois. [0015] Avantageusement, le procédé comprend une étape préliminaire de décrassage 5 du moteur durant laquelle la vitesse de rotation du moteur est maintenue à une valeur prédéterminée pendant un temps de décrassage prédéterminé. [0016] L'invention concerne également un véhicule comprenant un moteur thermique essence à combustion interne et un calculateur électronique adapté pour mettre en oeuvre le procédé de détection du pré-allumage dudit moteur tel que brièvement décrit ci-dessus. 10 [0017] 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 : - 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 15 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 l'invention. [0018] Dans ce qui va suivre, les modes de réalisation décrits s'attachent plus 20 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. [0019] Un véhicule automobile comprend un moteur thermique dans lequel est injecté un mélange de carburant et de comburant afin de transformer l'énergie thermique dégagée 25 par la combustion dudit mélange. Ladite énergie thermique est transformée par le moteur en énergie mécanique permettant d'entraîner la rotation des roues du véhicule afin de déplacer ce dernier sur une voie de circulation. [0020] Le moteur thermique peut être de type Diesel, à essence, au gaz naturel, etc. et nécessite un type de carburant adapté. 3058184 4 [0021] Le moteur thermique comprend une pluralité de chambres de combustion, également désignées « cylindres », dans chacune desquelles est monté coulissant un piston. [0022] A chaque cycle du moteur, des quantités prédéterminées de carburant et d'air 5 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, 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 10 combustion du mélange en énergie mécanique. [0023] Avantageusement, le moteur comprend un système de lubrification pour faciliter le déplacement du piston dans la chambre de combustion. Le système de lubrification 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 15 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 piston, du côté extérieur à la chambre de combustion, afin de lubrifier le piston qui se déplace dans le cylindre du moteur. Pour éviter que l'huile n'entre dans la chambre de 20 combustion, le piston comprend des joints, également désignés « segments », montés autour du piston afin d'étanchéifier le contact entre le piston et la chambre de combustion. Dans certaines conditions d'utilisation du moteur, de l'huile peut entrer dans la chambre de combustion malgré les segments : on parle alors d'encrassement de la chambre de combustion, la présence d'huile pouvant alors entraîner un pré-allumage du moteur. 25 [0024] 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. [0025] 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 30 combustion est augmentée, notamment par un turbocompresseur. [0026] 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 3058184 5 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 Diesel, le mélange s'auto-enflamme, notamment sous l'effet de l'augmentation de la 5 pression à l'intérieur de la chambre de combustion. [0027] On désigne par la charge du moteur, le rapport entre le travail fourni par le moteur à une certaine vitesse de rotation du moteur et le travail maximal que le moteur peut fournir à cette vitesse. 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 10 moteur durant un cycle et la cylindrée du moteur. [0028] Dans un moteur 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 endommager le moteur, ou nuire au ressenti du conducteur. Le pré-allumage apparaît 15 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. [0029] Pour déterminer les conditions de fonctionnement du moteur dans lesquelles le phénomène de pré-allumage est le plus susceptible d'apparaître, l'invention propose 20 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. [0030] Il va maintenant être décrit une première forme de mise en oeuvre du procédé selon l'invention de détection de pré-allumages du moteur en référence à la figure 1. [0031] Le procédé selon l'invention permet de tester l'influence des conditions 25 d'utilisation du véhicule sur la propension du moteur à générer des pré-allumages. [0032] Dans cet exemple, la simulation vise à obtenir des remontées d'huiles dans la chambre de combustion. Ces remontées d'huile dans la chambre de combustion sont représentatives d'un conducteur du véhicule qui réalise de nombreuses levées de pied (notamment lors d'un roulage en accordéon lorsque la circulation est dense) sans générer 30 d'encrassement (par exemple, lorsque le conducteur circule en descente). 3058184 6 [0033] 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 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 moyenne 5 effective de décrassage, de préférence de l'ordre de 10 bars, pendant un temps de décrassage fi 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, notamment en modifiant la commande des soupapes du moteur, afin de faciliter la destruction de dépôts dans la chambre de combustion. 10 [0034] Puis, le moteur est alors commandé de manière à simuler une situation de vie du véhicule durant une étape E2 dans laquelle l'huile du système de lubrification remonte dans la chambre de combustion. Pour ce faire, le moteur est entraîné en rotation dans une étape E3 pendant une durée prédéterminée, de préférence entre 15 secondes et 4 minutes, à une vitesse Vmax supérieure à un seuil haut prédéterminé, de préférence 15 supérieure à 3500 tours/min. Durant le maintien du moteur à une vitesse Vmax élevée, la vanne, également appelée « papillon », de régulation de la quantité d'air injecté dans la chambre de combustion est fermée afin de forcer la remontée d'huile par les segments du piston et ainsi d'encrasser la chambre de combustion. [0035] Puis, le moteur est entraîné en rotation dans une étape E4 à la vitesse Vtest à 20 laquelle on souhaite effectuer un test, par exemple entre 800 et 3500 tours/min, en réglant le moteur sur le point de pleine charge C'x pendant un temps prédéterminé, de préférence entre 5 et 30 min. C'est durant cette étape E4 que des pré-allumages peuvent être détectés. [0036] Afin de renforcer la solidité du test, les étapes E3 et E4 peuvent être répétées, 25 par exemple au moins deux ou trois fois, en conservant la même vitesse de test Vtest comme illustré à la figure 1. [0037] En référence à la figure 2, il est également possible de simuler l'encrassement de la chambre de combustion en plus des remontées d'huile. Cet encrassement est représentatif d'un véhicule circulant en accordéon mais pas en descente. 30 [0038] Pour simuler un tel encrassement, lors de l'étape E3, le moteur est entraîné en rotation dans une pendant une durée prédéterminée, de préférence entre 15 secondes et 4 minutes, à une vitesse élevée Vmax supérieure à un seuil haut prédéterminé, de 3058184 7 préférence supérieure à 3500 tours/min. Puis, une combustion est lancée dans le moteur afin de brûler légèrement l'huile dans la chambre de combustion mais sans décrasser la chambre de combustion. Pour ce faire, le moteur est entraîné à une vitesse V inférieure à un seuil bas prédéterminé, de préférence inférieure à 2000 tour/min, à une charge faible, 5 par exemple à un quart de la charge maximale, pendant un temps prédéterminé, de préférence entre 15 secondes et 4 minutes. Le moteur peut ainsi être entraîné alternativement à une vitesse élevée Vmax puis à une vitesse inférieure plusieurs fois, notamment deux ou trois fois comme illustré à la figure 2 afin d'augmenter l'encrassement de la chambre de combustion. 10 [0039] Les changements de vitesse V d'entraînement du moteur permettent ainsi d'encrasser et/ou de faire remonter de l'huile afin de simuler une conduite en accordéon du véhicule pouvant provoquer des pré-allumages du moteur. [0040] Grâce au procédé selon l'invention, il est possible de déterminer les conditions d'utilisation du véhicule dans lesquelles apparaissent des pré-allumages du moteur, ce qui 15 permet d'optimiser le fonctionnement du moteur. Ceci permet notamment de développer des moteurs de petites cylindrées suralimentés qui sont sujet au pré-allumage. REVENDICATIONS1. 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 (E2) de simulation de l'utilisation du véhicule comprenant : une sous-étape de maintien du moteur à une vitesse (Vmax) supérieure à un seuil haut prédéterminé pendant un temps prédéterminée, et une sous-étape de maintien du moteur à une vitesse (Vtest) à tester pendant un temps prédéterminé jusqu'à détecter un pré-allumage. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le moteur est réglé au couple maximal (Cmax) lors de la sous-étape de maintien du moteur à la vitesse à tester (Vtest). 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'étape de simulation (E2) comprend une sous-étape de maintien du moteur à une vitesse inférieure à un seuil bas prédéterminé après la sous-étape de maintien du moteur à une vitesse supérieure audit seuil haut. 4. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel les sous-étapes de maintien du moteur à une vitesse supérieure au seuil haut et de maintien du moteur à une vitesse inférieure au seuil bas sont répétées successivement, de préférence au moins deux fois. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la sous-étape de maintien du moteur à la vitesse (Vmax) supérieure au seuil haut et la sous-étape de maintien du moteur à la vitesse (Vtest) à tester sont répétées successivement, de préférence au moins deux fois. 6. 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) prédéterminé. 7. Véhicule comprenant un moteur thermique essence à combustion interne et un calculateur électronique adapté pour mettre en oeuvre le procédé de détection du pré-allumage dudit moteur selon l'une des revendications précédentes.