FR2916807A1 - Determination et correction du phasage de la position angulaire d'un moteur quatre temps a combustion interne a injection indirecte et a coupure d'injection sequentielle / reinjection sequentielle controlee dans le temps - Google Patents
Determination et correction du phasage de la position angulaire d'un moteur quatre temps a combustion interne a injection indirecte et a coupure d'injection sequentielle / reinjection sequentielle controlee dans le temps Download PDFInfo
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Abstract
Procédé de détermination du phasage de la position angulaire d'un moteur quatre temps à combustion interne à injection indirecte et à coupure d'injection séquentielle / réinjection séquentielle contrôlée dans le temps, caractérisé en ce qu'il comprend, le moteur étant en fonctionnement, les étapes suivantes :. observation de la courbe (3, 4) du régime moteur (1) en fonction du temps (2) durant une phase de coupure d'injection séquentielle et/ou de réinjection séquentielle réalisée en accord avec les oscillations attendues de la transmission,. discrimination selon la forme de ladite courbe (3, 4), une forme sensiblement linéaire (3) étant indicative d'un phasage correct, alors qu'une forme sensiblement sinusoïdale (4) est indicative d'un phasage incorrect.Application à la correction du phasage.
Description
1 La présente invention concerne un procédé de détermination du phasage de
la position angulaire d'un moteur quatre temps à combustion interne à injection indirecte et à coupure d'injection séquentielle / réinjection séquentielle contrôlée dans le temps et un procédé de correction dudit phasage.
Dans le domaine du contrôle des moteurs à combustion interne il est connu de synchroniser, pour chaque cylindre, les différentes commandes d'injection et le cas échéant d'allumage en fonction de la position angulaire du vilebrequin. C'est cette synchronisation qui est communément appelée "phasage" dans la suite du document. La position angulaire du vilebrequin est généralement déterminée par un capteur de position angulaire de vilebrequin existant sur un moteur, tel par exemple un capteur associé à une cible dentée comportant 60 dents dont deux sont supprimées afin de servir d'index de référence. Cependant un cycle moteur à quatre temps se déroule sur deux tours de vilebrequin et la mesure de position angulaire est ainsi entachée d'une incertitude d'un tour de vilebrequin, soit 360 .
Sous certaines conditions détaillées plus avant, un moteur peut démarrer et fonctionner malgré un tel déphasage de 360 . Cependant un tel fonctionnement déphasé s'accompagne d'une dégradation de l'agrément de conduite et d'une émission de polluants augmentée. Une méthode statistique pour traiter ce problème de phasage du moteur consiste 20 à démarrer le moteur avec un phasage quelconque et inconnu. Cette méthode n'est pas satisfaisante en ce qu'elle produit 50% de phasages incorrects. Une autre méthode objet du brevet FR 2 663 369 consiste à mémoriser la position du moteur lors de son arrêt et d'utiliser cette référence lors du démarrage suivant. Cette solution n'est pas robuste en ce qu'une poussée du véhicule à l'arrêt qui engendrerait une 25 rotation du vilebrequin peut modifier ladite référence. Un autre moyen de résoudre le problème est l'emploi d'un capteur de position angulaire de l'arbre à cames. La position angulaire de l'arbre à cames, qui effectue de manière synchrone un tour par cycle moteur (ou encore un tour pour deux tours de vilebrequin) permet de connaître la position angulaire du moteur entre 0 et 360 CAM ou 30 entre 0 et 720 CRK sans problème de phasage. Par convention, classique dans le domaine, les degrés CAM sont mesurés pour l'arbre à cames (camshaft en anglais, abrégé CAM) les degrés CRK sont mesurés pour le vilebrequin (crankshaft en anglais, abrégé CRK). En l'absence de précision, les degrés sont supposés CRK. Un tel capteur mesurant la position angulaire de l'arbre à cames, spécifiquement installé pour 2 l'application, implique un surcoût et peut de plus être sujet à défaillance. L'invention se propose d'éviter ce surcoût ou de permettre de pallier une telle défaillance. L'invention concerne un procédé de détermination du phasage de la position angulaire d'un moteur quatre temps à combustion interne à injection indirecte et à coupure d'injection séquentielle / réinjection séquentielle contrôlée dans le temps, remarquable en ce qu'il comprend, le moteur étant en fonctionnement, les étapes suivantes : • observation de la courbe du régime moteur en fonction du temps durant une phase de coupure d'injection séquentielle et/ou de réinjection séquentielle réalisée en accord avec les oscillations attendues de la transmission, • discrimination selon la forme de ladite courbe, une forme sensiblement linéaire étant indicative d'un phasage correct, alors qu'une forme sensiblement sinusoïdale est indicative d'un phasage incorrect. Selon une autre caractéristique de l'invention, la discrimination est effectuée par 15 un seuillage de la variation d'amplitude de ladite courbe. Selon une autre caractéristique de l'invention, la discrimination est effectuée par une analyse fréquentielle de ladite courbe. Avantageusement, dans le cas d'un moteur à combustion interne à allumage commandé, une étape additionnelle de confirmation du phasage incorrect par mesure de 20 la correction de l'avance à l'allumage mise en oeuvre. En cas de constatation de l'inefficacité de mise en oeuvre de grandes valeurs de retard à l'allumage sur la forme de ladite courbe afin de la rendre linéaire, alors le diagnostic de phasage incorrect est confirmé. L'invention concerne encore un procédé de correction du phasage de la position 25 angulaire d'un moteur à combustion interne à injection indirecte et à coupure d'injection séquentielle / réinjection séquentielle contrôlée dans le temps, comprenant, le moteur étant en fonctionnement, les étapes suivantes : détermination du phasage de la position angulaire dudit moteur par le procédé précédent ; si le phasage est correct, le procédé est terminé ; si le phasage est incorrect, resynchronisation du moteur. 30 Selon une autre caractéristique de l'invention, après une resynchronisation, une nouvelle détermination du phasage de la position angulaire dudit moteur par le même procédé est appliquée. Un avantage de l'invention est de permettre l'économie d'un capteur de position angulaire de l'arbre à cames. 35 Un autre avantage de l'invention est de permettre de fonctionner sur un phasage correct, limitant les émissions de polluants et améliorant l'agrément de conduite. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus 3 clairement de la description détaillée donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins sur lesquels : • la figure 1 représente une courbe du régime moteur en fonction du temps pour un moteur à injection indirecte fonctionnant avec un phasage correct, • la figure 2 représente une courbe du régime moteur en fonction du temps pour un moteur à injection indirecte fonctionnant avec un phasage incorrect. L'invention concerne une assistance au contrôle d'un moteur quatre temps à combustion interne à injection indirecte. Dans un tel moteur l'évènement important pour le contrôle moteur est l'injection de carburant. Le contrôle moteur détermine pour chaque cylindre l'instant auquel l'injection de carburant doit être réalisée en fonction de la position angulaire du vilebrequin. Lorsque cette position angulaire est déterminée par un capteur de position angulaire de vilebrequin, il a été montré précédemment qu'une erreur de phasage de 360 CRK peut être commise. Dans le cas d'un moteur à injection indirecte, l'injection est effectuée dans la tubulure d'admission (également appelé collecteur d'admission) en amont de la soupape d'admission. Dans le cas d'un phasage correct, ladite injection est effectuée peu de temps avant l'ouverture de la soupape d'admission qui permet l'accès du mélange à la chambre de combustion. Dans le cas d'un phasage incorrect, le mélange injecté reste bloqué dans le collecteur d'admission, derrière la soupape fermée durant un tour de vilebrequin (360 CRK), puis finit, 360 CRK plus tard, par entrer dans la chambre de combustion lors de l'ouverture "déphasée" de la soupape d'admission. Le cycle est ainsi globalement retardé de 360 mais le moteur fonctionne néanmoins. Dans le cas d'un moteur à injection directe, le moteur ne fonctionne pas lorsque le phasage est erroné. Le problème ne se pose donc pas.
L'invention est applicable à tout moteur à injection indirecte, qu'il soit essence ou diesel. Pour que le problème de détermination du phasage se pose il est cependant nécessaire que le moteur démarre effectivement, même avec un phasage incorrect. Pour cela il faut que le mélange carburant / comburant rencontre un moyen d'allumage lors de son entrée dans la chambre de combustion. Ceci est toujours le cas pour un moteur diesel où l'allumage est obtenu spontanément au point mort haut par compression. Ceci est également le cas pour un moteur à essence dans un premier cas où l'allumage est déclenché, indépendamment de l'injection, directement par l'arbre à cames. Ceci est encore le cas pour un moteur à essence dans un second cas où l'allumage est dit semistatique (l'allumage est déclenché à chaque tour de vilebrequin, soit deux fois par cycle moteur). Dans ce dernier cas, deux cylindres en opposition sont avantageusement allumés simultanément. Un moteur à combustion interne, comprenant classiquement plusieurs cylindres, voit 4 son vilebrequin entraîné de manière discontinue suite aux combustions successives de chacun des cylindres. Dans le cas d'un moteur fonctionnant avec un phasage correct, une combustion apparaît juste avant une décélération occasionnée par les jeux de la transmission et vient ainsi compenser de potentiels à coups pouvant apparaître au niveau de ladite transmission. Ceci contribue à produire un bon agrément de conduite. Pour un moteur fonctionnant avec un phasage incorrect, cet agrément de conduite est détérioré. Néanmoins, la très grande majorité des moteurs, en vue d'améliorer encore l'agrément de conduite, sont équipés d'un dispositif dit de coupure séquentiel et de réinjection séquentielle contrôlée dans le temps. Un moteur équipé d'un tel dispositif fonctionne comme suit. Le dispositif de contrôle du moteur coupe l'injection de carburant dès que la commande d'accélérateur se lève. Cette coupure n'est cependant, dans les faits, pas brutale, sinon des à-coups se manifesteraient dans la transmission. Il est donc procédé à la coupure de l'injection selon un ordre précis. Cet ordre est établi par des essais et dépend du régime moteur, de la charge appliquée, du type de moteur, ainsi que de la démultiplication utilisée (puisque ces à-coups viennent des oscillations de la transmission). Pour chaque type de moteur et de boîte de vitesse associé, des essais particuliers permettent alors d'établir une cartographie qui sera mémorisée afin d'être appliquée sur les modèles de la série.
De manière analogue, suite à une coupure séquentielle de l'injection, il y a lieu de procéder à une réinjection séquentielle contrôlée afin de répondre à une sollicitation du conducteur du véhicule par actionnement de la commande d'accélérateur. Des essais permettent là encore d'établir des cartographies afin d'optimiser les instants d'injection en fonction des paramètres énoncés plus haut.
C'est dans un tel cas de figure, c'est à dire pour un moteur à injection indirecte muni d'un dispositif de coupure de l'injection séquentielle et d'une réinjection séquentielle contrôlée dans le temps, que l'invention est mise en oeuvre. Elle n'est applicable que pour ce type de configuration. Dans un tel cas de figure, les à-coups mentionnés plus haut que le dispositif de contrôle du moteur va essayer d'éliminer à l'aide des cartographies en sa possession ne pourront pas l'être. Ainsi, lorsque le moteur est incorrectement phasé, c'est à dire avec une erreur de 360 CRK, les combustions se produisent avec un décalage par rapport à ce que le contrôle du moteur prévoit dans les phases de coupure séquentielle de l'injection ou de réinjection séquentielle. Les combustions n'étant plus en accord avec les oscillations de la transmission, des à-coups sont perceptibles des occupants du véhicule et l'agrément de conduite en est détérioré. Ces à-coups produisent également une série d'accélérations et de décélérations bien visibles sur le régime moteur. Le procédé selon l'invention met à profit cette constatation en observant le signal de régime moteur. Le procédé suppose que le moteur fonctionne déjà, ayant démarré sur un phasage inconnu. A défaut, une étape préliminaire au procédé peut démarrer le moteur. Le procédé comprend une première étape d'observation de la courbe 3, 4 du régime moteur 1 en fonction du temps 2. Les figures 1 et 2 montrent des exemples illustratifs de 5 telles courbes. Sur les deux figures, l'axe 2 représente le temps, ou -ce qui est équivalent-une position angulaire du moteur, tandis que l'axe 1 représente le régime moteur. Le régime moteur est classiquement obtenu en traitant le signal issu du capteur de position angulaire de vilebrequin. La figure 1 représente une courbe 3 du régime moteur 1 dans le cas d'un phasage correct. La figure 2 représente une courbe 4 correspondante du régime moteur 1 dans le cas d'un phasage incorrect, tous les autres paramètres étant identiques. On observe une courbe 3 sensiblement linéaire, tandis que la courbe 4 apparaît plus perturbée. Au cours d'une seconde étape est réalisée une discrimination selon la forme de ladite courbe 3, 4. Une forme sensiblement linéaire 3 du type de celle de la figure 1 est indicative d'un phasage correct, alors qu'une forme sensiblement sinusoïdale 4 du type de celle de la figure 2 est indicative d'un phasage incorrect. Selon un premier mode de réalisation la discrimination est effectuée par un seuillage de la variation d'amplitude de ladite courbe 3, 4. Une soustraction préalable de la valeur moyenne continue permet de s'affranchir des variations de faible fréquence.
Ainsi sur les exemples des figures 1 et 2, la pente ascendante, correspond à une montée en régime. Cette variation supprimée, il est possible de déterminer une variation d'amplitude. Cette variation est quasi nulle dans le cas de la courbe 3 qui présente peu d'oscillations. Elle est plus importante dans le cas de la courbe 4. Cette importance est indicative de la perturbation et des oscillations de la courbe 4 de la figure 2 correspondant à un phasage incorrect. Un seuillage permet alors de distinguer un phasage correct d'un phasage incorrect. D'autres méthodes sont encore envisageables, telles par exemple les méthodes d'analyse fréquentielles. La fréquence principale d'oscillation de la courbe perturbée 4 étant directement liée au fonctionnement du cycle moteur est aisément détectable et fait apparaître une raie dans un spectre fréquentiel. La présence significative d'une telle raie dans un spectre permet de déterminer un phasage incorrect. Le diagnostic de phasage incorrect peut être confirmé au moyen de données accessibles au dispositif de contrôle du moteur dans le cas d'un moteur à allumage commandé. En effet, lorsque le contrôle du moteur va constater les à-coups du régime moteur lors des phases de coupure séquentielle de l'injection ou de réinjection séquentielle, un moyen habituellement mis en oeuvre afin de réduire, voire d'éliminer lesdits à-coups, consiste à modifier l'instant d'allumage du mélange carburant / comburant 6 (action appelée gestion de l'avance à l'allumage). Or dans le cas d'un moteur au phasage incorrect, malgré de grandes modifications de l'avance à l'allumage (de grands retraits d'avance à l'allumage en l'occurrence), les à-coups persistent à se manifester. Ceci peut servir de confirmation du diagnostic initial le cas échéant.
Le procédé de détermination du phasage de la position angulaire précédemment décrit peut être appliqué à la correction dudit phasage. Le moteur est supposé en fonctionnement. A défaut, le procédé peut débuter par une commande de démarrage du moteur. Un tel procédé de correction comprend une première étape de détermination du phasage de la position angulaire du moteur selon l'un des modes de réalisation du procédé précédemment décrit. Deux cas se présentent alors. Si le phasage est correct, nulle correction n'est nécessaire et le procédé de correction est terminé. Dans le cas contraire, si le phasage est incorrect, il est procédé à une resynchronisation du moteur. Une resynchronisation du moteur s'effectue, au niveau du contrôle du moteur, par changement des références angulaires. Toutes les références sont décalées de 360 .
Ainsi le contrôle des injections et le cas échéant des allumages postérieurs à la resynchronisation est correctement phasé. Selon un mode de réalisation optionnel, il est possible, après une resynchronisation, de procéder à une nouvelle détermination du phasage de la position angulaire dudit moteur par le même procédé de détermination. Ceci permet de vérifier et de confirmer le bon déroulement de l'ensemble des opérations de détermination et de resynchronisation.
Claims (1)
- REVENDICATIONS1l Procédé de détermination du phasage de la position angulaire d'un moteur quatre temps à combustion interne à injection indirecte et à coupure d'injection séquentielle / réinjection séquentielle contrôlée dans le temps, caractérisé en ce qu'il comprend, le moteur étant en fonctionnement, les étapes suivantes : • observation de la courbe (3, 4) du régime moteur (1) en fonction du temps (2) durant une phase de coupure d'injection séquentielle et/ou de réinjection séquentielle réalisée en accord avec les oscillations attendues de la transmission, • discrimination selon la forme de ladite courbe (3, 4), une forme sensiblement linéaire (3) étant indicative d'un phasage correct, alors qu'une forme sensiblement sinusoïdale (4) est indicative d'un phasage incorrect. 21 Procédé de détermination du phasage selon la revendication 1, où la discrimination est effectuée par un seuillage de la variation d'amplitude de ladite courbe (3, 4). 31 Procédé de détermination du phasage selon la revendication 1, où la discrimination est effectuée par une analyse fréquentielle de ladite courbe (3, 4). 41 Procédé de détermination du phasage selon l'une des revendications 1 à 3 appliqué à un moteur à combustion interne à allumage commandé, caractérisé en ce qu'il comprend une étape additionnelle de confirmation du phasage incorrect par mesure de la correction de l'avance à l'allumage mise en oeuvre. 51 Procédé de détermination du phasage selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'en cas de constatation de l'inefficacité de mise en oeuvre de grandes valeurs de retard à l'allumage sur la forme de ladite courbe (3, 4) afin de la rendre linéaire (3), alors le diagnostic de phasage incorrect est confirmé. 61 Procédé de correction du phasage de la position angulaire d'un moteur à combustion interne à injection indirecte et à coupure d'injection séquentielle / réinjection séquentielle contrôlée dans le temps, caractérisé en ce qu'il comprend, le moteur étant en fonctionnement, les étapes suivantes : • détermination du phasage de la position angulaire dudit moteur par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, • si le phasage est correct, le procédé est terminé, • si le phasage est incorrect, resynchronisation du moteur. 71 Procédé de correction selon la revendication 6, comprenant encore, après une resynchronisation, une nouvelle détermination du phasage de la position angulaire dudit 35 moteur par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5.
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