Brevet FR3075884A1 — publié le 20190628

L'invention concerne un procédé de détection de l'arrêt physique d'un moteur à combustion interne. Elle s'applique en particulier à des moteurs comprenant au moins quatre cylindres. Le démarrage d'un moteur à combustion interne est classiquement facilité par 5 un démarreur, qui comprend un arbre muni d'un pignon permettant d'amorcer la rotation du moteur par engrenage avec un pignon porté par celui-ci. Lors d'un arrêt éventuellement bref du moteur, il est nécessaire de déterminer un état d'arrêt complet pour pouvoir redémarrer le moteur. En effet, si le moteur n'est pas complètement arrêté alors que l'on actionne le démarreur, la mise en prise des pignons 10 peut endommager le moteur et le démarreur. Pour déterminer un état d'arrêt du moteur, il est connu d'exploiter les données acquises par un capteur de rotation du vilebrequin du moteur, comme par exemple dans le document JP2009138662. Ce capteur est positionné en regard d'une cible dentée solidaire du vilebrequin, et détecte le défilement des dents de la cible lorsque celle-ci est 15 entrainée en rotation, typiquement en détectant le front montant ou descendant de chaque dent. L'arrêt du moteur est détecté à l'issue d'une temporisation de 300 ms lancée à partir de la dernière dent détectée. Si une nouvelle dent est détectée avant l'expiration de la temporisation, celle-ci est interrompue et on considère que le moteur est en 20 mouvement. Cette solution présente plusieurs inconvénients. En premier lieu, elle implique d'attendre systématiquement l'issue de la temporisation, c'est-à-dire 300 ms, pour détecter un arrêt moteur, et donc pour autoriser le redémarrage du moteur. Or il souhaitable de pouvoir redémarrer le moteur le plus rapidement possible, par exemple 25 dans des véhicules équipés de dispositif d'arrêt et de redémarrage automatique du moteur d'un véhicule de type « stop and start » ou analogue, par exemple dans des circonstances dites de changement d'avis (cas par exemple de l'arrivée auprès d'un feu rouge qui devient vert au moment de l'arrêt). De plus, les cibles dentées montées sur les vilebrequins des moteurs 30 présentent un espacement entre deux dents consécutives d'au moins 6°. Par conséquent s'il reste notamment un mouvement du moteur qui est contenu dans cette amplitude angulaire de 6°, ce mouvement ne sera pas détecté. Ainsi ce mode de détection ne permet pas de conclure avec certitude à l'arrêt du moteur. L'invention a pour but de pallier les inconvénients de l'art antérieur décrit ci-35 avant. En particulier, un but de l'invention est de permettre la détection d'un arrêt physique du moteur dans un délai inférieur à 300 ms. 2 Un autre but de l'invention est de permettre la détection de l'arrêt du moteur de manière certaine. A cet égard, l'invention a pour objet un procédé de détection de l'arrêt physique d'un moteur à combustion interne comprenant : - au moins quatre cylindres, - un ensemble de capteurs de pression de cylindre, configuré de sorte que tout au long d'un cycle de combustion du moteur, il existe au moins un cylindre en phase de compression ou de détente dont la pression est mesurée par un capteur de pression de l'ensemble, le procédé comprenant les étapes suivantes : - la mesure de la pression dans un cylindre en phase de compression ou de détente, - à partir de la pression mesurée dans le cylindre, le calcul d'un rapport entre une variation de pression dans le cylindre et la pression dans le cylindre, et - la détection d'un arrêt physique du moteur si la pression mesurée est décroissante et si le rapport calculé est constant. Avantageusement, mais facultativement, le procédé selon l'invention peut en outre comprendre au moins l'une des caractéristiques suivantes : - l'étape de mesure de la pression dans un cylindre peut comprendre l'acquisition de valeurs de pression à une fréquence d'acquisition supérieure ou égale à 1 kHz, et le lissage des valeurs acquises. - l'étape de calcul du rapport entre une variation de pression dans le cylindre et la pression dans le cylindre peut comprendre le calcul, selon une période T, de la quantité AP(TN+1) [P(TN)- P(TN-F1)1 P(TN+1) = P(TN+1) et la comparaison de ladite quantité à des valeurs haute et basse. - un arrêt physique du moteur peut être détecté quand la quantité 3,P / P est comprise entre les valeurs haute et basse, et la pression est décroissante pendant une durée déterminée, ladite durée pouvant être comprise entre 20 et 150 ms, - le procédé peut comprendre une étape préliminaire de détermination des valeurs haute et basse, ladite étape préliminaire comprenant le calcul de la quantité / P pour une pluralité de moteurs identiques à l'arrêt, et à une pluralité de températures ambiantes. 3 L'invention a également pour objet un produit programme d'ordinateur, comprenant des instructions de code pour la mise en oeuvre du procédé selon la description qui précède, lorsqu'il est mis en oeuvre par un calculateur. L'invention a également pour objet un calculateur configuré pour la mise en 5 oeuvre du procédé selon la description qui précède. L'invention a enfin pour objet un moteur à combustion interne comprenant : - au moins quatre cylindres, - un ensemble de capteurs de pression de cylindre, configuré de sorte que tout au long d'un cycle de combustion du moteur, il existe au moins un cylindre en phase 10 de compression ou de détente dont la pression est mesurée par un capteur de pression de l'ensemble, - une unité de traitement, comprenant un calculateur et une interface de communication avec les capteurs de pression, dans lequel le calculateur est configuré pour la mise en oeuvre du procédé selon la 15 description qui précède. Dans un mode de réalisation, l'ensemble de capteurs de pression de cylindre est configuré de sorte que tout au long d'un cycle de combustion du moteur, il existe au moins un cylindre dont la pression, mesurée par un capteur de pression de l'ensemble, est supérieure à au moins 3 bars. 20 Dans un mode de réalisation, l'ensemble de capteurs de pression de cylindre comprend un capteur de pression de cylindre pour chaque cylindre du moteur. Le procédé proposé repose sur la mesure de la pression des cylindres lors des phases de compression et de détente du cycle moteur. En effet, dans ces phases, les soupapes sont fermées. Dans le cas où le moteur est à l'arrêt, la pression diminue 25 progressivement en suivant une loi selon laquelle le rapport 3,P / P est constant, cette diminution étant causée par une fuite liée à la géométrie du moteur et des soupapes en particulier. Par conséquent en vérifiant que cette loi est respectée on peut déterminer très rapidement et avec certitude que le moteur est arrêté. 30 D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : - La figure 1 représente schématiquement un exemple de moteur à combustion interne selon un mode de réalisation de l'invention. - La figure 2 représente schématiquement les principales étapes d'un procédé selon un mode de réalisation de l'invention. 4 - Les figures 3a et 3b représentent deux exemples de mise en oeuvre du procédé sur deux courbes de mesure de pression d'un cylindre. En référence à la figure 1, on a représenté schématiquement un moteur à combustion interne 1 comprenant au moins quatre cylindres 10, en l'occurrence quatre 5 cylindres 10, chaque cylindre contenant un piston 11 mobile en translation dans le cylindre, chaque piston 11 étant entrainé par un vilebrequin 12. Le moteur à combustion interne 1 comprend également un ensemble 20 de capteurs 21 de pression de cylindre décrit plus en détails ci-après. Enfin le moteur à combustion interne 1 comprend aussi une unité de 10 traitement 30, comprenant un calculateur 31, ce calculateur étant par exemple un processeur, un microprocesseur, ou encore un microcontrôleur, relié aux capteurs 31, et une mémoire 32. Des instructions de code sont enregistrées dans la mémoire 32, et exécutées par le calculateur 31, pour mettre en oeuvre le procédé décrit ci-après de traitement des données acquises par les capteurs 21 de pression. 15 L'ensemble 20 des capteurs 21 de pression des cylindres est configuré de telle sorte que, tout au long d'un cycle moteur, il existe au moins un cylindre en phase de compression ou de détente dont la pression est mesurée par l'un des capteurs 21 de l'ensemble. Par conséquent le nombre et la répartition des capteurs sont déterminés pour obtenir ce résultat. 20 Selon un premier exemple représenté schématiquement sur le tableau 1 ci- dessous, l'ensemble des capteurs de pression 21 comprend deux capteurs de pression pour un total de quatre cylindres. Les capteurs de pression 21 sont attribués respectivement à deux cylindres qui se trouvent en opposition de phases, c'est-à-dire que lorsqu'un cylindre est en phase d'admission, l'autre est en phase de détente, et lorsque le 25 premier est en phase de compression, l'autre est en phase d'échappement. Sur le tableau, on a représenté en gras les phases durant lesquelles les données de pression relevées par un capteur sont exploitées pour la mise en oeuvre du procédé de détection d'arrêt du moteur. Cylindre 1 + capteur Cylindre 2 Cylindre 3 Cylindre 4 + capteur Détente Compression Echappement Admission Echappement Détente Admission Compression Admission Echappement Compression Détente Compression Admission Détente Echappement 30 Tableau 1 - Disposition des capteurs 5 Comme on peut le constater, cette configuration de l'ensemble 20 des capteurs de pression 21 permet d'assurer qu'il existe toujours au moins un capteur qui mesure la pression dans un cylindre dont les soupapes sont fermées. Or, quand le moteur est à l'arrêt physique, la pression dans un cylindre dont 5 les soupapes sont fermées diminue à cause d'une fuite structurelle liée aux soupapes qui ne sont pas complètement étanches selon une loi telle que le rapport 3,P(t) / P(t) est constant, où P(t) est la pression dans le cylindre à l'instant t, et 3,P(t) est la variation de pression dans le cylindre à l'instant t. Cette fuite peut provenir du siège des soupapes, mais aussi et surtout de la fuite au niveau des segments du cylindre. 10 Comme on va le décrire plus en détails ci-après, cette loi est utilisée pour détecter un arrêt du moteur, donc le fait qu'il y ait toujours un capteur mesurant la pression dans un cylindre dont les soupapes sont fermées permet de mettre en oeuvre le procédé de détection d'arrêt tout au long du cycle moteur. De manière encore plus préférentielle, l'ensemble 20 des capteurs de 15 pression 21 est configuré de telle sorte qu'en outre, tout au long du cycle moteur, il existe au moins un cylindre en phase de compression ou de détente dont la pression est mesurée, cette pression étant supérieure à une pression de calibration, par exemple de 3 bars. Ceci garantit l'existence à chaque instant d'une fuite faisant diminuer la pression selon la loi ci-dessous de façon mesurable pour mettre en oeuvre le procédé. 20 Avantageusement, pour atteindre ce résultat, l'ensemble 20 des capteurs de pression peut comprendre un capteur 21 par cylindre, comme c'est le cas représenté dans la figure 1 où il y a quatre capteurs 21. Par exemple, on peut alors sélectionner à chaque instant le capteur qui correspond à un cylindre se trouvant dans une période du cycle moteur s'étendant de -90° 25 à +90° du vilebrequin par rapport au point mort had atteint entre la compression et la détente. D'autres configurations sont possibles, dans lesquelles il peut y avoir un nombre de capteurs inférieur au nombre de cylindres. On résume ci-dessous quelques configurations possibles pour des moteurs 30 d'au moins quatre cylindres : - un ensemble d'au moins 2 capteurs de pression dans un moteur comprenant quatre cylindres, - un ensemble d'au moins 3 capteurs de pression dans un moteur comprenant cinq cylindres, 35 - un ensemble d'au moins 4 capteurs de pression dans un moteur comprenant six cylindres, ou 6 - un ensemble d'au moins 6 capteurs de pression dans un moteur comprenant 8 cylindres, etc. On constate qu'il n'existe pas de configuration acceptable de l'ensemble 20 des capteurs 21 de pression pour un moteur comprenant trois cylindres puisque même 5 avec un capteur par cylindre il est impossible d'avoir en permanence au moins un cylindre en phase de compression ou de détente. En référence à la figure 2, on va maintenant décrire les principales étapes du procédé de détection de l'arrêt du moteur décrit précédemment. Le procédé comprend une première étape 100 au cours de laquelle l'un au 10 moins des capteurs de pression 21 mesure une pression dans un cylindre se trouvant dans une phase de compression ou de détente du cycle moteur. Avantageusement, cette étape comprend la mesure de la pression dans les cylindres respectifs par tous les capteurs 21 de l'ensemble 20. Chaque capteur 21 est avantageusement adapté pour acquérir une mesure 15 de pression à une fréquence d'échantillonnage d'au moins 1 kHz, ce qui correspond à une mesure toutes les millisecondes. Dans un mode de réalisation, chaque capteur est adapté pour acquérir une mesure toutes les microsecondes (fréquence d'échantillonnage de 1 MHz). Le procédé comprend ensuite une étape de lissage 200 des valeurs acquises. 20 Pour ce faire, une moyenne est calculée sur un ensemble de N dernières mesures de pression réalisées, de manière à éliminer le bruit de mesure. Avantageusement, N est supérieur ou égal à 5, et par exemple égal à 10. Cette étape est de préférence mise en oeuvre sur les valeurs acquises par chacun des capteurs 21 de l'ensemble 20. Le procédé comprend ensuite une étape 300 de détermination des conditions 25 d'arrêt physique du moteur. Pour détecter l'arrêt du moteur, deux conditions cumulatives doivent être respectées simultanément pour au moins l'un des capteurs de pression de cylindre ayant acquis les mesures. La première condition est que la pression soit décroissante dans le cylindre. En effet, si la pression est croissante, cela implique que le moteur n'est pas totalement à 30 l'arrêt, soit parce qu'il se trouve en phase de compression du cylindre considéré, soit parce qu'il subit un rebond. Cette vérification permet donc d'éviter ces deux cas. La deuxième condition est que la quantité 3,P / P soit constante. En effet comme décrit ci-avant, cela implique que la diminution de la pression dans le cylindre est uniquement liée à une fuite de l'air dans le cylindre, et donc que le moteur est arrêté. 35 L'étape 300 est mise en oeuvre en calculant, à partir des valeurs de pression lissées obtenues par chaque capteur de pression, la variation de la pression AP correspondante. Cette quantité est calculée pour certaines des données lissées, c'est-à- 7 dire à une période T supérieure à l'écart temporel entre deux données lissées. Par exemple, la période T peut être de 10 ms. En notant IN une itération du calcul de la quantité 3,P, et IN+1 l'itération suivante, la variation de pression 3,P pour l'itération N+1 est calculée comme suit : 5 AP(TN-Ft) = [P(TN) - KTN-Ft)i, et donc la quantité 3,P / P est calculée pour l'itération N+1 comme suit : 3,P(TN+1) = [P(TN)-P(TN+1)] P(TN+1) KTN+i) . Pour vérifier que les deux conditions sont respectées, on vérifie d'une part que P décroit, c'est-à-dire que 3,P est inférieur à 0, et d'autre part que 3,P / P est constant 10 pendant une durée supérieure à un seuil prédéterminé. Pour déterminer si 3,P / P est constant pendant ladite durée, sa valeur est comparée à une fenêtre de valeurs délimitée par une valeur haute et une valeur basse. Si les valeurs de 3,P / P sont incluses dans cette fenêtre, c'est-à-dire qu'elles sont comprises entre la valeur basse et la valeur haute, pendant ladite durée, alors la quantité 3,P / P est 15 considérée comme constante. Le seuil de durée est avantageusement supérieur ou égal à 20 ms, ce qui revient, selon l'exemple précédent, à ce qu'au moins deux valeurs successives soient incluses dans cette fenêtre. De préférence, pour une détermination plus sûre, le seuil de durée est 20 avantageusement supérieur ou égal à 100 ms, ce qui correspond à 10 itérations successives selon l'exemple précédent. Pour permettre une détection rapide de l'arrêt il est néanmoins préférable que le seuil de durée soit inférieur à 150 ms, et de préférence inférieur ou égal à 100 ms. Les valeurs haute et basse de la fenêtre dans laquelle les valeurs de 3,P / P 25 doivent se situer pour détecter un arrêt du moteur sont avantageusement déterminées lors d'une étape préliminaire de calibration. Au cours de cette étape de calibration, on réalise le calcul décrit ci-avant de 3,P / P pour un ou plusieurs moteurs de modèle identique à l'arrêt, et de préférence pour une pluralité de températures ambiantes, et on détermine les bornes haute et basse entre lesquelles la valeur de 3,P / P est incluse. 30 Avantageusement, mais facultativement l'étape de calibration peut aussi être mise en oeuvre sous différentes valeurs de pression ambiante. De plus, la durée de seuil minimal permettant un bon compris entre la réactivité du procédé et sa précision peut également être calibrée pendant cette étape. Au cours de la même étape, on peut également calibrer une valeur seuil de 3,P inférieure à 0 qui constitue une marge de sécurité permettant 35 d'assurer que la pente est effectivement décroissante sur la période considérée. 8 Si, pour l'un des capteurs de pression de l'ensemble, la pression P est décroissante et AP / P est constante pendant une durée supérieure au seuil calibré, alors le procédé comprend une étape 500 de détection de l'arrêt physique du moteur. Selon un mode de réalisation avantageux, la variation de pression AP et la 5 quantité AP / P sont calculées en permanence pour tous les capteurs de pression de l'ensemble, et lorsque les deux conditions sur AP et AP / P sont atteintes pour l'un des capteurs de pression, alors l'arrêt du moteur est détecté. On a représenté deux exemples de mise en oeuvre de ce procédé sur les figures 3a et 3b. 10 Sur ces figures, la courbe Al représente la valeur de la pression lissée dans un premier cylindre, et la courbe A2 représente la quantité AP / P dans le même cylindre. La courbe B1 représente la valeur de la pression lissée dans un deuxième cylindre, et la courbe B2 représente la quantité AP / P dans le même cylindre. Les droites M1 et M2 représentent les valeurs haute et basse de la fenêtre dans laquelle les valeurs de AP / P 15 doivent se situer pour détecter un arrêt du moteur. La courbe C représente la détection des dents du vilebrequin (ordonnée N). La valeur de la courbe est ramenée à 0 si, à l'issue d'une temporisation, aucune dent n'est détectée. Par conséquent l'avant-dernière variation de valeur de la courbe C représente la dernière dent rencontrée quand la courbe revient ensuite à 0. 20 En abscisse est représenté le temps (en secondes) et en ordonnées la pression P du moteur en bars pour les courbes Al et Bi, et la valeur de AP / P en bars/s pour les courbes A2, B2, M1 et M2. Sur la figure 3a, on constate que durant la phase de détente du premier cylindre, la pression diminue mais la quantité AP / P n'est pas constante et n'est pas 25 comprise dans la fenêtre représentée par les droites M1 et M2. En revanche, l'étude de la quantité AP / P lors de la phase de détente du deuxième cylindre (où la pression diminue également) révèle que cette quantité est sensiblement constante, c'est-à-dire comprise dans la fenêtre délimitée par M1 et M2 ; à partir du temps TO indiqué sur la courbe. Ainsi l'arrêt du moteur est détecté à l'issue de la durée de seuil à partir du temps TO, donc par 30 exemple 100 ms après TO. On constate sur la même figure que la dernière dent du vilebrequin est vue environ 30 ms avant le temps TO, donc l'arrêt du moteur intervient dans les 30 ms précédant TO. Sur la figure 3b, on constate que l'étude de la quantité AP / P pour le premier cylindre permet de détecter un arrêt du moteur, alors même que la pression dans le 35 cylindre est relativement faible (moins de 4 bars). La période dans laquelle la quantité AP / P est comprise dans la fenêtre délimitée par M1 et M2 est identifiée par les temps T1 et 12, et l'arrêt du moteur est détecté à T1 + 100 ms, soit à environ 60,89s. On constate 9 qu'ensuite la valeur de la pression atteinte est trop faible pour qu'une fuite avec la quantité 3,P / P constante persiste, pourtant la durée pendant laquelle cette quantité est constante est suffisante pour détecter l'arrêt REVENDICATIONS1. Procédé de détection de l'arrêt physique d'un moteur à combustion interne (1) comprenant : - au moins quatre cylindres (10), - un ensemble (20) de capteurs (21) de pression de cylindre, configuré de sorte que tout au long d'un cycle de combustion du moteur, il existe au moins un cylindre (10) en phase de compression ou de détente dont la pression est mesurée par un capteur de pression (21) de l'ensemble (20), le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - la mesure de la pression dans un cylindre (10) en phase de compression ou de détente, - à partir de la pression mesurée dans le cylindre (10), le calcul (400) d'un rapport entre une variation de pression dans le cylindre et la pression dans le cylindre, et - la détection (500) d'un arrêt physique du moteur si la pression mesurée est décroissante et si le rapport calculé est constant. 2. Procédé de détection selon la revendication 1, dans lequel l'étape de mesure de la pression dans un cylindre (10) comprend l'acquisition (100) de valeurs de pression à une fréquence d'acquisition supérieure ou égale à 1 kHz, et le lissage (200) des valeurs acquises. 3. Procédé de détection selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'étape (400) de calcul du rapport entre une variation de pression dans le cylindre et la pression dans le cylindre comprend le calcul, selon une période T, de la quantité AP(TN+1) _ [P(TN) - KTN+1)] KTN+i) KTN+i) et la comparaison de ladite quantité à des valeurs haute et basse. 4. Procédé de détection selon l'une des revendications précédentes, dans lequel un arrêt physique du moteur est détecté quand la quantité ' est comprise entre les valeurs haute et basse, et la pression est décroissante pendant une durée déterminée. 5. Procédé de détection selon la revendication 4, dans laquelle la durée est comprise entre 20 et 150 ms. 6. Procédé de détection selon l'une des revendications 3 à 5, comprenant une étape préliminaire (90) de détermination des valeurs haute et basse, ladite étape 11 préliminaire comprenant le calcul de la quantité AP/P pour une pluralité de moteurs identiques à l'arrêt, et à une pluralité de températures ambiantes. 7. Produit programme d'ordinateur, comprenant des instructions de code pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes, lorsqu'il est mis 5 en oeuvre par un calculateur (31). 8. Calculateur (31), configuré pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 6. 9. Moteur à combustion interne (1) comprenant : - au moins quatre cylindres (10), 10 - un ensemble (20) de capteurs (21) de pression de cylindre, configuré de sorte que tout au long d'un cycle de combustion du moteur, il existe au moins un cylindre (10) en phase de compression ou de détente dont la pression est mesurée par un capteur (21) de pression de l'ensemble (20), - une unité de traitement (30), comprenant un calculateur (31) et une interface de 15 communication (33) avec les capteurs (21) de pression, dans lequel le calculateur (31) est configuré pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 6. 10. Moteur (1) à combustion interne selon la revendication 9, dans lequel l'ensemble (20) de capteurs (21) de pression de cylindre (10) est configuré de sorte que 20 tout au long d'un cycle de combustion du moteur (1), il existe au moins un cylindre (10) dont la pression, mesurée par un capteur de pression (21) de l'ensemble (20), est supérieure à au moins 3 bars. 11. Moteur à combustion interne (1) selon la revendication 10, dans lequel l'ensemble de capteurs de pression de cylindre comprend un capteur de pression de 25 cylindre pour chaque cylindre du moteur.