Procédé de détection de raté d'allumage et dispositif correspondant

La présente invention concerne le domaine de la détection des ratés d'allumage. Elle s'applique particulièrement aux moteurs à combustion interne multicylindres.

Les moteurs à combustion interne actuels sont équipés d'un dispositif de contrôle moteur (ECU pour Engine Control Unit en anglais), d'un vilebrequin et d'un dispositif permettant de connaître la position angulaire du vilebrequin lorsque le moteur tourne.

Le dispositif de contrôle moteur permet notamment de réguler l'injection et l'allumage (pour un moteur à allumage commandé) dans chaque cylindre lorsque le moteur tourne.

La connaissance de la position angulaire permet de déterminer la position des pistons dans les cylindres respectifs et de connaître l'état du cycle du moteur à quatre temps (admission, compression, combustion-détente, échappement).

Un moyen usuel pour réaliser le dispositif permettant de connaître la position angulaire du vilebrequin est de munir ledit vilebrequin, solidaire du mouvement des pistons, d'une cible munie de repères (mécaniques, optiques, magnétiques...) passant devant un élément détecteur (capteur) associé.

A l'heure actuelle, une cible de vilebrequin classique comprend 60 dents identiques et équidistantes, et sous l'effet de la rotation du vilebrequin, le passage des dents devant le capteur associé génère un signal représentatif du déplacement du vilebrequin appelé « signal vilebrequin ». Le signal vilebrequin est un signal dont la fréquence instantanée est fonction de la vitesse de rotation instantanée du vilebrequin. Dans une configuration traditionnelle, le signal vilebrequin est un signal carré, périodique à vitesse constante, et non périodique en phase d'accélération ou de décélération.

Plus précisément, l'invention concerne, selon un de ses premiers aspects, un procédé de détection de raté d'allumage dans un moteur à combustion interne doté d'au moins deux cylindres et d'un vilebrequin, ce procédé comprenant les étapes consistant à : a. Elaborer un signal de mesure lié au temps de parcours du vilebrequin, b. Comparer la valeur du signal de mesure à une valeur seuil, et c. Générer un signal représentatif d'un raté d'allumage si la valeur du signal de mesure franchit la valeur seuil.

Un raté d'allumage est une phase de « combustion-détente » du cycle du moteur au cours de laquelle la combustion a été mal réalisée ou non réalisée.

Lorsqu'un raté d'allumage a lieu dans un cylindre, les effets principaux sont : une baisse de la pression interne dudit cylindre par rapport à celle attendue habituellement,

une fluctuation de la vitesse de rotation du vilebrequin, qui est une conséquence du point précédent (en effet, bien que ce phénomène soit amorti par les masses inertielles du vilebrequin, lorsqu'un raté d'allumage a lieu, celui-ci génère une variation passagère de la vitesse de rotation du vilebrequin), une augmentation de la pollution du moteur (hydrocarbures imbrûlés, CO, NOx), et, lorsqu'un véhicule est équipé d'un pot catalytique, celui-ci peut également subir une détérioration plus ou moins grave. Classiquement, la détection de la présence de ratés d'allumage peut être effectuée en surveillant très précisément la vitesse de rotation, et les perturbations de la vitesse de rotation, de la cible solidaire du vilebrequin.

A cet effet, l'homme du métier a à sa disposition l'enseignement du document de l'état de la technique antérieure US 5,670,713. Ce document décrit un dispositif de reconnaissance de ratés d'allumage pour moteurs multicylindres à combustion interne, et comprenant au moins deux capteurs dont l'un est configuré pour générer un signal de référence pour chaque angle prédéterminé de rotation du vilebrequin.

La présence ou l'absence de raté d'allumage est déterminée dans chaque cylindre par la mesure, dans le signal de référence, de la période de temps nécessaire pour accomplir une rotation d'un angle d'une valeur égale à celle de l'angle prédéterminé. Toutefois, la solution présentée dans ce document US 5,670,713 comprend en outre des premiers moyens de correction relativement complexes, et nécessite un apprentissage qui est coûteux en termes de ressources mémoire, et nécessite des moyens particuliers comme par exemple des registres à décalage. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant une solution particulièrement simple à mettre en œuvre.

Avec cet objectif en vue, le procédé selon l'invention, par ailleurs conforme au préambule cité ci-avant, est essentiellement caractérisé en ce que : l'étape d'élaboration du signal de mesure est réalisée par la fourniture d'une succession de valeurs instantanées correspondant chacune à la différence entre deux temps de segment successifs, chacun de ces temps de segment correspondant à l'intervalle de temps qui sépare deux instants caractéristiques du mouvement des pistons dans deux cylindres successifs dans l'ordre d'allumage, ledit signal de mesure présentant, par cylindre, une valeur moyenne décalée par rapport à une valeur moyenne de référence, le procédé comprenant en outre une étape consistant à réduire, par cylindre, ce décalage.

De préférence, l'étape de réduction est réalisée par une opération de filtrage du signal de mesure.

Dans un mode de réalisation, l'opération de filtrage dépend de paramètres de fonctionnement du moteur mesurés et/ou calculés.

De préférence, les paramètres de fonctionnement du moteur sont son régime et sa charge.

Dans un mode de réalisation, le filtrage est réalisé par le calcul d'une différence entre une moyenne glissante du signal de mesure et la valeur instantanée dudit signal de mesure.

De préférence, le nombre de valeurs instantanées successives utilisées pour le calcul de la moyenne glissante dépend de paramètres de fonctionnement du moteur mesurés et/ou calculés.

Avantageusement dans ce mode de réalisation, les paramètres de fonctionnement du moteur sont son régime et sa charge.

De préférence, quel que soit le mode de réalisation, on fait dépendre la valeur seuil du régime et de la charge du moteur.

L'invention concerne également un dispositif de détection de raté d'allumage pour moteur à combustion interne moteur doté d'au moins deux cylindres et d'un vilebrequin, susceptible de mettre en œuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, et comprenant : a. des moyens de mesure du temps de parcours du vilebrequin, b. des moyens de comparaison de la valeur du signal de mesure à une valeur seuil, et c. des moyens pour générer un signal représentatif d'un raté d'allumage si la valeur du signal de mesure franchit la valeur seuil.

Ce dispositif est essentiellement caractérisé en ce que le signal de mesure est réalisé par la fourniture d'une succession de valeurs instantanées correspondant chacune à la différence entre deux temps de segment successifs, chacun de ces temps de segment correspondant à l'intervalle de temps qui sépare deux instants caractéristiques du mouvement des pistons dans deux cylindres successifs dans l'ordre d'allumage, ledit signal de mesure présentant, par cylindre, une valeur moyenne décalée par rapport à une valeur moyenne de référence, le dispositif comprenant en outre des moyens pour réduire, par cylindre, ce décalage.

De préférence, les moyens de réduction du décalage comprennent un filtre passe-bas dont la valeur du signal de mesure filtré est ôtée du signal de mesure non filtré.

Avantageusement, le dispositif selon l'invention comprend des moyens de calcul d'une différence entre une moyenne glissante du signal de mesure et la valeur instantanée dudit signal de mesure.

De préférence, le dispositif selon l'invention comprend en outre une mémoire dans laquelle la valeur seuil est une variable préalablement stockée qui peut être mise à jour en fonction du régime et de la charge du moteur.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif et faite en référence aux figures annexées dans lesquelles : la figure 1 illustre deux ratés d'allumage sur un signal de mesure, la figure 2 est une représentation schématique (histogramme) de la répartition des temps de segment tels que directement mesurés pour chacun des quatre cylindres d'un moteur à combustion interne, la figure 3 est une représentation schématique (histogramme) de la répartition des temps de segment pour chaque cylindre de la figure 2, une fois le signal traité par un procédé conforme à l'invention, et la figure 4 est une représentation schématique du dispositif selon l'invention.

Les causes d'un raté d'allumage peuvent être les suivantes : un problème à l'allumage proprement dit, par exemple à cause d'une bougie encrassée ou âgée, - un problème à l'injection, par exemple à cause d'un défaut de la vanne d'injection, un problème mécanique, par exemple à cause d'un problème de compression, de soupape bloquée, etc.

La présente invention se base sur la mesure de la vitesse angulaire du vilebrequin, réalisée cylindre par cylindre.

En effet, un cylindre qui subit un raté d'allumage transfert moins d'énergie au vilebrequin que les cylindres l'environnant. Un raté d'allumage, ou raté de combustion, implique donc une variation temporaire (baisse temporaire et subite) de la vitesse de rotation du vilebrequin. Pour détecter un raté d'allumage, on définit selon l'invention un certain nombre de segments en vue de mesurer les temps de segment correspondants.

De préférence, la détection de raté d'allumage est synchronisée avec l'allumage et se base, selon l'invention, sur la détection et la comparaison des temps de segments.

Un segment est une région angulaire du vilebrequin. Le temps de segment est le temps de parcours dudit segment. Plus précisément, un segment est une période angulaire, c'est-à-dire qu'un segment est défini par l'angle qui sépare deux positions de référence de deux pistons successifs dans l'ordre d'allumage. Cette région angulaire correspond à un mouvement spécifique des pistons dans leur cylindre respectif.

Or, dans un cylindre, un piston parcourt un trajet de va-et-vient passant par deux points caractéristiques : le point mort haut (PMH) et le point mort bas (PMB). Ces deux points caractéristiques peuvent donc avantageusement servir de points de référence pour la définition des segments.

A cet effet, le temps qui sépare deux points morts hauts successifs de deux pistons successifs dans l'ordre d'allumage peut par exemple définir un temps de segment. Le temps de segment dans lequel le vilebrequin parcourt cette région angulaire dépend entre autres paramètres de l'énergie convertie lors de la phase de « combustion- détente ». Un raté de combustion (d'allumage) vient par conséquent augmenter le temps de segment.

Pour un moteur multicylindres avec des segments répartis de manière régulière, la valeur en degrés d'un segment est SEG = 720/N _c avec N _c le nombre de cylindres. Soit SEG = 180° pour un moteur quatre cylindres, SEG = 120° pour un moteur six cylindres, etc.

Dans un mode de réalisation, la mesure des temps de segment est réalisée à chaque point mort haut. Dans un autre mode de réalisation, la position des segments est décalée par rapport à la position de référence (point mort haut / point mort bas). Par exemple, pour un moteur à quatre cylindres, la position des segments peut être telle que le segment de chaque cylindre correspond à une position angulaire de 180°, comprise entre 42° avant le point mort haut et 138° après le point mort haut. A titre d'exemple, comme illustré à la figure 1 , un signal de mesure SM est construit à partir de la différence de temps entre deux segments successifs. En référence à la figure 4, les moyens de mesure du temps de parcours du vilebrequin 100 comprennent un capteur vilebrequin et sa cible correspondante.

La figure 1 illustre deux ratés d'allumage sur un signal de mesure, avant mise en œuvre de l'invention.

L'amplitude du signal de mesure SM est comparée à un signal de référence REF par des moyens de comparaison 200 de la valeur du signal de mesure à une valeur seuil

(figure 4). Le signal de référence comprend une composante seuil Vth dont le dépassement peut être interprété comme un raté d'allumage RA.

Dans un mode de réalisation dans lequel l'invention se place dans le cas où la vitesse du véhicule est assimilée à une vitesse constante, la valeur moyenne de référence du signal de mesure devrait être égale à zéro.

Or, du fait de la construction même des moteurs, par exemple à cause des tubulures d'admission et d'échappement, tous les cycles n'ont pas la même durée de combustion. Ce déséquilibre n'est pas constant (il peut varier selon les conditions de fonctionnement du moteur notamment), et il en résulte que le signal de mesure subit des variations « naturelles » dont la valeur peut venir perturber le signal de mesure, c'est-à- dire que la valeur du signal de mesure peut approcher celle du signal de référence alors qu'aucun raté d'allumage n'a eu lieu.

De ce fait, la valeur moyenne du signal de mesure est différente de zéro, c'est-à- dire qu'il existe un décalage ou « offset » entre la valeur réelle et la valeur théorique de la moyenne du signal de mesure. Ce décalage est illustré sur la figure 2 pour un moteur à quatre cylindres respectivement nommés C1 , C2, C3 et C4.

La figure 2 est un histogramme des valeurs mesurées des temps de segments pour chaque cylindre C1 , C2, C3 et C4 d'un moteur à combustion interne illustratif de notre propos. La ligne en traits pointillés gras est la valeur moyenne "idéale" du temps de segment moyen.

Il apparaît ainsi qu'aucun histogramme n'est centré autour de ladite valeur moyenne "idéale" et que certains cylindres (C1 et C4 notamment) s'en éloignent même beaucoup, rendant la détection de ratés de combustions (points placés sur la partie gauche de l'histogramme) difficile, voire irréaliste et incorrecte. Selon l'invention, le problème du décalage par cylindre est résolu par la mise en œuvre de moyens 400 configurés pour réduire ledit décalage, notamment en supprimant la composante basse fréquence du signal de mesure.

A cet effet, le signal de mesure est traité par un filtre passe-haut de sorte à ce que seules les hautes fréquences (en termes d'accélération du moteur) correspondantes aux ratés d'allumage soient extraites du signal de mesure.

Dans un mode de réalisation, le filtrage est réalisé par le calcul permanent et continu de la moyenne glissante du signal de mesure. Cette moyenne est alors soustraite de la valeur instantanée du signal de mesure.

Dans un autre mode de réalisation, la moyenne glissante est calculée avec un nombre prédéterminé de valeurs antérieures du signal de mesure.

En outre, dans un autre mode de réalisation, les valeurs du signal de mesure correspondant à un raté d'allumage ne sont pas prises en compte dans le calcul de la moyenne.

Grâce à cette configuration, le signal de mesure est recentré en zéro, comme illustré à la figure 3. La figure 3 représente la répartition des temps de segment pour chaque cylindre de la figure 2, une fois le signal traité par un procédé conforme à l'invention, pour le même moteur quatre cylindres.

Le signal de mesure filtré est ensuite comparé au signal de référence. Le dépassement de la valeur de ce signal de référence est assimilé à un raté d'allumage, et un signal d'alarme peut être généré à cet effet, par des moyens 300 configurés pour générer un signal représentatif d'un raté d'allumage si la valeur du signal de mesure franchit la valeur seuil.

De préférence, la valeur du signal de référence dépend du régime moteur et de la charge.