EP1907681B1 - Determination du calage de l' injection dans un moteur thermique a cycle a quatre temps - Google Patents

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EP1907681B1
EP1907681B1 EP06778875A EP06778875A EP1907681B1 EP 1907681 B1 EP1907681 B1 EP 1907681B1 EP 06778875 A EP06778875 A EP 06778875A EP 06778875 A EP06778875 A EP 06778875A EP 1907681 B1 EP1907681 B1 EP 1907681B1
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EP
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engine
timing
operating
effects
correct
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Damien Poignant
Pierrick Plouzennec
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Valeo Systemes de Controle Moteur SAS
Original Assignee
Valeo Systemes de Controle Moteur SAS
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Publication date
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    • F02D41/065—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up for starting at hot start or restart

Definitions

  • the invention relates to a method for determining the timing of the injection cycle with respect to the operating cycle of a four-cycle cycle heat engine, as well as an implementation device.
  • each of the cylinders of a four-stroke engine extends over two turns of crankshaft.
  • the same angular position of the crankshaft can therefore correspond to two distinct times in the operating cycle of the cylinder.
  • the identification of the angular position of the crankshaft is not sufficient to identify the phases of the cycle of the cylinder concerned, it is known to use additional information to lift indeterminacy of a half cycle on the injection period
  • the invention more particularly relates to a method for determining the phase of the cycle in the absence of angular position sensor at the camshaft.
  • the document US 5,979,413 A proposes a determination of the timing of an injection cycle with respect to a cycle of operation of a four-stroke engine including the step of operating the engine by modifying a first engine operating parameter (quantity injection) adapted to cause on the operation of the engine separate effects, and the step of simultaneously making a modification of a second operating parameter of the engine (amount of air admitted) adapted to cause on the operation of the engine effects that compensate for the effects of changing the first engine operating parameter.
  • the modification of the injection parameter generally induces a modification of the operation of the engine that can be felt unpleasantly by the occupants of the vehicle, such as jerking of the engine, whether the timing is correct or out of season.
  • the invention relates to a method for determining the timing of the injection cycle with respect to the operating cycle of an engine cylinder reducing the risk of unpleasant feeling for the occupants of the vehicle.
  • the method of the invention comprises the step of simultaneously performing the modification of the first operating parameter of the engine a modification of a second operating parameter of the engine adapted to cause on the operation. effects that compensate for the effects of changing the first operating parameter of the engine when the timing is correct, and that do not compensate for the effects of changing the first operating parameter of the engine when the timing is abtemps.
  • the driver feels no effect due to the implementation of the method of the invention. If the wedging is off-set timing, simply stop the implementation of the process before its effects can be felt unpleasantly by the driver.
  • the engine illustrated comprises a block 10 delimiting four in-line cylinders 1, 2, 3, 4 and comprises a crankshaft 5 which is seen here the projecting end of the block 10.
  • the operating cycle of each of the cylinders comprises an admission time, a compression time, a relaxation time and an exhaust time.
  • Each time represents a quarter cycle of operation, a half-turn of crankshaft.
  • the engine 10 is preferably associated with a computer 20 ensuring among other things the timing of the ignition cycle and the injection cycle with respect to the operating cycle of the engine.
  • the engine comprises an angular position sensor 6 adapted to locate the passage of the crankshaft at a given angular position, corresponding for example to the top dead center of the cylinder 1.
  • the sensor 6 generates a synchronization signal to the computer 20.
  • each of the cylinders operates in a four-stroke cycle, each of the times representing a half-turn of the crankshaft.
  • the times are referenced ADM for admission, COMP for compression, DET for relaxation and ECH for exhaust.
  • the pistons are at the top dead center at the end of the compression and exhaust times, and at the bottom dead center at the end of the intake and expansion times.
  • a useful spark (symbolized on the figure 3 by a black flash) is generated during the compression time COMP to initiate the explosion of the fuel / oxidant mixture in the chamber 11.
  • a useless spark is also produced during the escape time ECH (symbolized on the figure 3 by a white flash).
  • the ignition cycle has two sparks per operating cycle, the two sparks being separated by a half cycle of operation, a crankshaft revolution. Each time, the spark is produced with a nominal ignition advance a with respect to the top dead center TDC in which the piston is at the end of the compression time or the exhaust time.
  • the identification of the top dead center PMH of the cylinder 1 by means of the sensor 6 installed on the crankshaft thus makes it possible to calibrate without error the ignition cycle with respect to the operating cycle.
  • the ignition cycle of the cylinder 1 and the cylinder 4 are identical, while the ignition cycle of the cylinder 2 and the cylinder 3 are shifted by a quarter of an operating cycle, ie a half-turn of the crankshaft. . It is therefore easy, after stalling the ignition cycle of the cylinder 1, to set the ignition cycles for the other cylinders.
  • the injection cycle takes place only once per operating cycle, normally during the exhaust time ECH.
  • the injection is symbolized by a black rectangle whose length is proportional to a nominal injection time T.
  • top dead center is not enough because this one information does not distinguish if the corresponding cylinder is, following the top dead center, in the admission time ADM or in the relaxation time DET.
  • the injection cycle can be properly locked so that the injection takes place during the exhaust time ECH, but can also be stalled at the wrong time, as illustrated by the dashed rectangles, that is to say that the injection takes place during the compression time COMP.
  • injection cycles are, for cylinders 1,3,4,2, respectively, shifted by a quarter of the operating cycle of the engine, as the operating cycles of the cylinders themselves. It is therefore sufficient to properly calibrate the injection cycle with respect to the operating cycle of the cylinder 1, the setting for the other cylinders is easily deduced by shifting the appropriate number of quarters of operating cycles.
  • the computer 20 is programmed according to the invention to, at engine start, operate the engine according to a setting that was stored during previous operation. Indeed, this calibration, which was a correct setting for the previous operation, is likely to be still a correct setting for the current operation if the vehicle has not been moved while the engine was stopped , that is, in the vast majority of cases.
  • the computer 20 is programmed for, with regard to the cylinders 1 and 3, to increase the injection duration to go from a nominal injection time T to an increased injection time T ', and, as regards the cylinders 4 and 2, reduce the injection time to change from a nominal injection time T to a decreased injection time T ".
  • the variation of injection duration is symbolized by black rectangles of length greater or less than the length of the corresponding rectangles of the figure 3 .
  • the computer 20 is programmed to increase the ignition timing with respect to the sparks that are produced during the time of the cylinder 1 in which the injection takes place.
  • the ignition timing thus passes from an advance to the nominal ignition has to advance the ignition has increased.
  • the computer is adapted, for those cylinders, to reduce the spark advance for other spark and thereby pass the ignition advance of an advance in the nominal ignition advance has a the diminished ignition has ".
  • the computer 20 is programmed to increase the ignition advance of the sparks produced during the time of the cylinder 3 during which the injection takes place, and decrease the spark advance of other sparks.
  • each cylinder the sparks are successively produced with an increased ignition advance a 'and a decreased ignition advance a ".
  • the figure 4 illustrates the implementation of the method of the invention during operation of the engine for which timing of the injection cycle with respect to the operating cycle is correct.
  • the injection therefore takes place during the escape time ECH.
  • the fuel enters the cylinders during the ADM admission time immediately following the exhaust time ECH.
  • the increased injection time T 'contributes to enrich the admitted mixture and should, all things being equal, cause an increase in engine torque.
  • the decrease in the ignition advance of the useful spark contributes, all things being equal, to cause a decrease in the engine torque.
  • the reduction of the ignition advance of the useful spark therefore compensates for the increase in the injection duration so that the torque produced by the cylinders 1 and 3 during the expansion time DET is identical to the torque produced by these same cylinders before the implementation process of the invention.
  • the couple is symbolized on the figure 4 by a star during the compression time COMP.
  • the intensity of the torque (represented by the size of the star) is identical to the intensity of the torque generated by these same cylinders during normal operation illustrated in FIG. figure 3 .
  • the useful sparks (in black) have an increased ignition advance a '.
  • the decreased injection time T "contributes to depleting the admitted mixture and should, all things being equal, cause a reduction in the engine torque.
  • the increase in the ignition advance of the useful spark contributes, all things being equal, to cause an increase in the engine torque.
  • the increase of the ignition advance of the useful spark therefore compensates for the reduction of the injection duration so that the torque produced by the cylinders 4 and 2 during the expansion time DET is identical to the torque produced by these same cylinders before the implementation of the method of the invention.
  • the injection then takes place not during the escape time ECH, but during the compression time COMP, offset with respect to the escape time ECH of a half-cycle of operation.
  • the fuel then enters the cylinder during the next ADM admission time, i.e. three times after the COMP compression time.
  • the useful sparks in black
  • those produced during compression time COMP have an increased ignition advance a '.
  • the increased injection time T 'of the cylinders 1 and 3 is no longer compensated by a decrease in the ignition advance.
  • the effects of increasing injection time and increasing ignition timing are added here to increase the intensity.
  • the increase in the intensity of the couple is symbolized by stars of increased size.
  • the useful sparks in black have a reduced ignition advance at a ".
  • the decreased injection time T "of the cylinders 4 and 2 is no longer compensated by an increase in the ignition advance, on the contrary, the effects of the decrease in the injection duration and the decrease of the ignition advance are added here to decrease the intensity of the torque produced during the relaxation times DET by the cylinders 4 and 2.
  • the decrease in the intensity of the couple is symbolized by stars of diminished size.
  • the computer 20 shifts the injection cycle of a half-cycle of operation (or a crankshaft revolution) to involve the injection during the exhaust time ECH.
  • the computer 20 then revarnates the injection duration and the ignition advance to their nominal values, and stores the calibration in progress.
  • the motor torque 100 is illustrated in bold lines.
  • a learning phase A the motor is operated at a given operating point.
  • the torque curve shown obtained by continuous measurement by means of a torque sensor, exhibits fluctuations around a mean torque.
  • the computer 20 is programmed to determine a threshold 101 of engine torque.
  • the threshold 101 is determined progressively, by learning, to reach a stationary value S which will be retained for the implementation of the method of the invention.
  • the threshold value S is the torque value which, on average, is exceeded only once every 10 or 20 operating cycles of the engine.
  • an average of the torque is measured and a difference which depends on the operating speed and which is calibrated on a reference motor is added to this average.
  • an injection curve 102 showing the differences ⁇ T of the injection time with respect to a nominal injection time T corresponding to the operating point selected
  • an ignition advance curve 103 showing the deviations ⁇ a of the ignition advance with respect to a advance at the nominal ignition a corresponding to the operating point retained.
  • a determination phase B the method of the invention is implemented by modifying the injection duration 102 to successively increase it for two periods for the injection into the cylinders 1 and 3, and decrease it during the two following times for the injection into the cylinders 4 and 2. Then, for the next two times, the injection time is again increased, this time by a larger quantity, and then the injection time is decreased. for the next two times of the same quantity. This continues to increase and decrease the injection time, each time a larger amount.
  • the ignition advance is increased for two times for all the cylinders, then the ignition advance is reduced for two times for all the cylinders.
  • the portion of the ignition advance curve 103 during the determination phase B has a shape similar to that of the injection curve 102.
  • the quantity of which the ignition advance is advantageously modified is chosen so that the effect of the modification of the ignition advance compensates for the effect of the concomitant modification of the injection duration in case of calibration. correct.
  • an exceedance criterion for example by counting the number of times the engine torque exceeds the threshold S during the time of implementation of the method of the invention, it is then very simple to determine whether the setting selected for the Engine operation is a correct timing or timing off.
  • the implementation of the method of the invention is stopped sufficiently early so that the possible effects of the modifications on the engine torque do not have time to become uncomfortable for the passengers.
  • the computer 20 is programmed to, at engine start, operate the engine according to a setting which was stored during the previous operation which, as already explained, has all the chances to be the correct setting.
  • the computer is programmed to simultaneously change the injection duration and the ignition advance with respect to nominal operating conditions.
  • the computer 20 calculates an average of a magnitude representative of the fluctuations of the engine torque, for example the difference between a maximum and a minimum torque, during a determined time interval of the engine. order of a few motor cycles.
  • the timing of the injection cycle is deliberately reversed.
  • the computer 20 simultaneously changes the injection duration and the ignition advance, and calculates an average of the same magnitude during the same determined time interval.
  • this mode of implementation lies in the absence of learning for the purpose of determining a threshold, which saves time. It also avoids the use of a calibrated threshold on a reference engine, which makes this mode of implementation less sensitive to dispersions between vehicles.
  • this mode of implementation requires the systematic operation of the engine according to the setback timing, which can generate some vibrations that can be felt by passengers. In practice, however, the discomfort is very limited.
  • the engine operating parameters modified are the injection duration and the ignition advance, other parameters may be modified, while the modifications of the parameters have, on the operation of the motor (on the torque as here, but also on other quantities such as speed of rotation, noise ...) effects that compensate for a correct setting, and which do not compensate during a stalling.
  • the engine is operated with a calibration corresponding to a setting of a previous operation, which allows to select almost surely a correct setting, we can do without this step, and for example choose random calibration. This reduces the probability that the setting chosen initially is a correct setting. However, at least for every other case, the rigging chosen is correct and does not give rise to any noticeable sensation for the passengers, which may be acceptable from the point of view of passenger comfort.
  • the operating point chosen to implement the process of the invention is totally arbitrary. Preferably, however, one will choose an operating point corresponding to a stabilized idle at the start of the vehicle. In any case, the method of the invention can be implemented at any time of the operation of the vehicle.

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Description

  • L'invention concerne un procédé de détermination du calage du cycle d'injection par rapport au cycle de fonctionnement d'un moteur thermique à cycle à quatre temps, ainsi qu'un dispositif de mise en oeuvre.
    • ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION
  • Le cycle de fonctionnement de chacun des cylindres d'un moteur thermique à quatre temps s'étend sur deux tours de vilebrequin. Une même position angulaire du vilebrequin peut donc correspondre à deux temps distincts dans le cycle de fonctionnement du cylindre.
  • Il importe donc de repérer à quel instant du cycle de fonctionnement se trouve le cylindre concerné pour faire en sorte que, pour ce cylindre, l'injection ait lieu au moment correct, c'est-à-dire lors d'une période d'injection s'étendant lors du temps d'échappement dans le cas des moteurs à injection indirecte. Dans le cas contraire, l'injection intervient à contretemps par rapport au cycle de fonctionnement du cylindre, c'est-à-dire avec un décalage d'un demi-cycle de fonctionnement du cylindre (soit un tour de vilebrequin).
  • Le repérage de la position angulaire du vilebrequin ne suffisant pas à repérer les phases du cycle du cylindre concerné, il est connu d'utiliser une information supplémentaire permettant de lever l'indétermination d'un demi-cycle sur la période d'injection
  • A cet effet, il est aussi connu de disposer sur l'un au moins des arbres à cames un capteur de position angulaire. L'arbre à cames effectuant un tour par cycle, il devient possible d'associer de façon univoque une position angulaire à un instant unique du cycle de fonctionnement. Cependant, ces capteurs sont coûteux et sont d'un montage délicat.
  • L'invention a plus particulièrement pour objet un procédé permettant de déterminer la phase du cycle en l'absence de capteur de position angulaire au niveau des arbres à cames.
  • A cet effet, il est connu de faire fonctionner le moteur en modifiant au moins un premier paramètre de fonctionnement du moteur (par exemple en augmentant la durée d'injection), et de déterminer l'effet de cette modification sur le fonctionnement du moteur, la modification étant adaptée à provoquer sur le fonctionnement du moteur des effets différents selon que le calage est correct ou et à contretemps.
  • Le document US 5 979 413 A propose une détermination du calage d'un cycle d'injection par rapport à un cycle de fonctionnement d'un moteur à quatre temps comportant l'étape de faire fonctionner le moteur en effectuant une modification d'un premier paramètre de fonctionnement du moteur (quantité d'injection) adapté à provoquer sur le fonctionnement du moteur des effets distincts, et l'étape d'effectuer simultanément une modification d'un deuxième paramètre de fonctionnement du moteur (quantité d'air admise) adapté à provoquer sur le fonctionnement du moteur des effets qui compensent les effets de la modification du premier paramètre de fonctionnement du moteur.
  • Cependant, la modification du paramètre d'injection induit en général une modification du fonctionnement du moteur pouvant être ressentie de façon désagréable par les occupants du véhicule, comme par exemple des à-coups du moteur, que le calage soit correct ou à contretemps.
    • OBJET DE L'INVENTION
  • L'invention a pour objet un procédé de détermination du calage du cycle d'injection par rapport au cycle de fonctionnement d'un cylindre de moteur diminuant les risques de sensation désagréable pour les occupants du véhicule.
    • BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION
  • En vue de la réalisation de ce but, le procédé de l'invention comporte l'étape d'effectuer simultanément à la modification du premier paramètre de fonctionnement du moteur une modification d'un deuxième paramètre de fonctionnement du moteur adapté à provoquer sur le fonctionnement du moteur des effets qui compensent les effets de la modification du premier paramètre de fonctionnement du moteur lorsque le calage est correct, et qui ne compensent pas les effets de la modification du premier paramètre de fonctionnement du moteur lorsque le calage est à contretemps.
  • Ainsi, si le calage est correct, le conducteur ne ressent aucun effet dû à la mise en oeuvre du procédé de l'invention. Si le calage est le calage à contretemps, il suffit d'arrêter la mise en oeuvre du procédé avant que ses effets puissent être ressentis de façon désagréable par le conducteur.
  • Le risque de sensations désagréables pour les passagers du véhicule est ainsi fortement diminué.
  • On propose selon l'invention de faire fonctionner le moteur selon un calage d'un fonctionnement précédent du moteur. En effet, ce calage a toutes les chances d'être un calage correct si le véhicule n'a pas été déplacé entre le dernier fonctionnement du moteur et le moment ou on le remet en route. Ainsi, dans la plupart des cas, le conducteur ne ressent aucun effet dû à la mise en oeuvre du procédé de fonctionnement du moteur.
    • BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
  • L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit en référence aux figures des dessins annexés parmi desquelles
    • la figure 1 est un schéma une vue en perspective schématique d'un moteur thermique à quatre cylindres en ligne fonctionnant selon un cycle de fonctionnement à quatre temps ;
    • la figure 2 est une vue en coupe schématique selon la ligne II-II de la figure 1 au niveau de l'un des cylindres du moteur ;
    • la figure 3 est un diagramme montrant, en fonction du temps, les temps des cycles de fonctionnement des quatre cylindres du moteur des figures 1 et 2 ainsi que les cycles d'allumage et d'injection associés;
    • la figure 4 est un diagramme similaire au diagramme de la figure 3 montrant la mise en oeuvre du procédé de l'invention lorsque le calage initial est le calage correct ;
    • la figure 5 est un diagramme similaire au diagramme de la figure 3 montrant la mise en oeuvre du procédé de l'invention lorsque le calage initial est le calage à contretemps;
    • la figure 6 est un graphique comportant, traces en fonction du temps, une courbe du couple moteur avant et pendant la mise en oeuvre du procédé de l'invention, le calage initial étant le calage correct, et des courbes des écarts des paramètres modifiés par rapport à des valeurs nominales lors de la mise en oeuvre du procédé de l'invention;
    • la figure 7 est un graphique comportant une courbe de couple analogue à celle de la figure 6 lorsque le calage initial est le calage à contretemps.
    DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
  • En référence à la figure 1, la mise en oeuvre du procédé de l'invention est illustrée ici en application à un moteur thermique à quatre temps à injection indirecte. Le moteur illustré comporte un bloc 10 délimitant quatre cylindres en ligne 1, 2, 3, 4 et comporte un vilebrequin 5 dont on voit ici l'extrémité saillir du bloc 10.
  • De façon connue en soi, le cycle de fonctionnement de chacun des cylindres comporte un temps d'admission, un temps de compression, un temps de détente et un temps d'échappement. Chaque temps représente un quart de cycle de fonctionnement, soit un demi-tour de vilebrequin.
  • En référence à la figure 2, chaque cylindre définit une chambre 11 fermée d'un côté par une culasse 12 et de l'autre côté par un piston 13 mobile à coulissement dans le cylindre entre deux positions extrêmes (point mort haut et point mort bas) et relié au vilebrequin par une bielle 14. La culasse 12 porte :
    • une soupape d'admission 15 qui est commandée pour s'ouvrir pendant le temps d'admission du cycle de fonctionnement du cylindre, comme représenté ici;
    • une soupape d'échappement 16 qui est commandée pour s'ouvrir pendant le temps d'échappement du cycle de fonctionnement du cylindre ;
    • une bougie 17 qui est commandée pour générer une étincelle lors du cycle de compression, mais également, dans le cas d'espèce, lors du cycle d'échappement ;
    • un injecteur 18 qui est placé dans la tubulure d'admission en amont de la soupape d'admission 15 et qui est commandé pour injecter du carburant lors du temps d'échappement si l'injection est correctement calée par rapport au cycle de fonctionnement du moteur.
  • Le moteur 10 est de préférence associé à un calculateur 20 assurant entre autres le calage du cycle d'allumage et du cycle d'injection par rapport au cycle de fonctionnement du moteur.
  • Le moteur comporte un capteur de position angulaire 6 adapté à repérer le passage du vilebrequin à une position angulaire donnée, correspondant par exemple au point mort haut du cylindre 1. Le capteur 6 génère un signal de synchronisation à destination du calculateur 20.
  • En référence à la figure 3, chacun des cylindres fonctionne selon un cycle à quatre temps, chacun des temps représentant un demi-tour de vilebrequin. Les temps sont référencés ADM pour admission, COMP pour compression, DET pour détente et ECH pour échappement. De façon connue en soi, les pistons se trouvent au point mort haut à la fin des temps de compression et d'échappement, et au point mort bas à la fin des temps d'admission et de détente.
  • Chaque temps est délimité sur la figure 3 par des séparations verticales figurant les instants où les cylindres atteignent une position extrême, soit le point mort haut (PMH), soit le point mort bas (PMB). De façon connue en soi, le même temps intervient pour les cylindres 1,3,4,2 respectivement avec un décalage d'un quart-de cycle de fonctionnement.
  • Pour chaque cylindre, une étincelle utile (symbolisée sur la figure 3 par un éclair noir) est générée lors du temps de compression COMP afin d'initier l'explosion du mélange carburant/comburant dans la chambre 11. Ici, une étincelle inutile est également produite lors du temps d'échappement ECH (symbolisée sur la figure 3 par un éclair blanc). Ainsi, le cycle d'allumage comporte deux étincelles par cycle de fonctionnement, les deux étincelles étant séparées par un demi-cycle de fonctionnement, soit un tour de vilebrequin. A chaque fois, l'étincelle est produite avec une avance à allumage nominale a par rapport au point mort haut PMH dans lequel le piston se trouve à la fin du temps de compression ou du temps d'échappement.
  • Le repérage du point mort haut PMH du cylindre 1 au moyen du capteur 6 installé sur le vilebrequin permet donc de caler sans erreur le cycle d'allumage par rapport au cycle de fonctionnement. On remarquera que le cycle d'allumage du cylindre 1 et du cylindre 4 sont identiques, tandis que le cycle d'allumage du cylindre 2 et du cylindre 3 sont décalés d'un quart de cycle de fonctionnement, soit un demi-tour de vilebrequin. Il est donc aisé, après avoir calé le cycle d'allumage du cylindre 1, de caler les cycles d'allumage pour les autres cylindres.
  • La situation est différente pour le cycle d'injection. En effet, l'injection a lieu une seule fois par cycle de fonctionnement, normalement pendant le temps d'échappement ECH. Sur la figure 3, l'injection est symbolisée par un rectangle noir dont la longueur est proportionnelle à une durée d'injection nominale T.
  • Pour caler le cycle d'injection, l'information de point mort haut ne suffit donc pas puisque cette seule information ne permet pas de distinguer si le cylindre correspondant se trouve, à la suite du point mort haut, dans le temps d'admission ADM ou dans le temps de détente DET.
  • Ainsi, le cycle d'injection peut être correctement calé de sorte que l'injection intervient pendant le temps d'échappement ECH, mais peut également être calé à contretemps, comme illustré par les rectangles en traits pointillés, c'est-à-dire que l'injection intervient pendant le temps de compression COMP.
  • On notera que les cycles d'injection sont, pour les cylindres 1,3,4,2, respectivement, décalés d'un quart de cycle de fonctionnement du moteur, comme les cycles de fonctionnement des cylindres eux-mêmes. Il suffit donc de caler correctement le cycle d'injection par rapport au cycle de fonctionnement du cylindre 1, le calage pour les autres cylindres se déduisant facilement par décalage du nombre adéquat de quarts de cycles de fonctionnement.
  • Afin de caler correctement le cycle d'injection par rapport au cycle de fonctionnement de l'un des cylindres, le calculateur 20 est programmé selon l'invention pour, au démarrage du moteur, faire fonctionner le moteur selon un calage qui a été mémorisé lors d'un fonctionnement précédent. En effet, ce calage, qui était un calage correct pour le fonctionnement précédent, a toutes les chances d'être encore un calage correct pour le fonctionnement en cours si le véhicule n'a pas été déplacé alors que le moteur était à l'arrêt, c'est-à-dire dans l'immense majorité des cas.
  • Pour vérifier si ce calage est effectivement un calage correct pour le fonctionnement en cours, et comme illustré aux figures 4 et 5, le calculateur 20 est programmé pour, en ce qui concerne les cylindres 1 et 3, augmenter la durée d'injection pour passer d'une durée d'injection nominale T à une durée d'injection augmentée T', et, en ce qui concerne les cylindres 4 et 2, diminuer la durée d'injection pour passer d'une durée d'injection nominale T à une durée d'injection diminuée T". Sur les figures 4,5, la variation de durée d'injection est symbolisée par des rectangles noirs de longueur plus grande ou plus petite que la longueur des rectangles correspondants de la figure 3.
  • Simultanément, pour les cylindres 1 et 4 (dans lesquels les étincelles sont produites simultanément), le calculateur 20 est programmé pour augmenter l'avance à l'allumage en ce qui concerne les étincelles qui sont produites pendant le temps du cylindre 1 au cours duquel l'injection a lieu. L'avance à l'allumage passe ainsi d'une avance à l'allumage nominale a à une avance à l'allumage augmentée a'. Parallèlement le calculateur est adapté, pour ces mêmes cylindres, à diminuer l'avance à l'allumage pour les autres étincelles, et faire ainsi passer l'avance à l'allumage d'une avance à l'allumage nominale a à une avance à l'allumage diminuée a".
  • Sur les figures 4 et 5, les étincelles produites avec une avance à l'allumage augmentée a' sont symbolisées par un éclair de taille augmentée, et les étincelles produites avec une avance à l'allumage diminuée a" sont symbolisées par un éclair de taille réduite.
  • De même, pour les cylindre 2 et 3 (dont les étincelles sont produites simultanément), le calculateur 20 est programmé pour augmenter l'avance à l'allumage des étincelles produites pendant le temps du cylindre 3 au cours duquel l'injection a lieu, et diminuer l'avance à l'allumage des autres étincelles.
  • Ainsi, dans chaque cylindre, les étincelles sont produites successivement avec une avance à l'allumage augmentée a' et une avance à l'allumage diminuée a" .
  • La figure 4 illustre la mise en oeuvre du procédé de l'invention lors d'un fonctionnement du moteur pour lequel le calage du cycle d'injection par rapport au cycle de fonctionnement est correct.
  • L'injection a donc lieu pendant le temps d'échappement ECH. Le carburant pénètre dans les cylindres pendant le temps d'admission ADM suivant immédiatement le temps d'échappement ECH.
  • On constate que pour les cylindres 1 et 3, les étincelles utiles (en noir), c'est-à-dire celles qui sont produites pendant les temps de compression COMP, présentent une avance à l'allumage diminuée a".
  • Pour ces mêmes cylindres, la durée d'injection augmentée T' contribue à enrichir le mélange admis et devrait donc, toutes choses étant égales par ailleurs, provoquer une augmentation du couple moteur. Cependant, la diminution de l'avance à l'allumage de l'étincelle utile contribue, toutes choses étant égales par ailleurs, à provoquer une diminution du couple moteur. La diminution de l'avance à l'allumage de l'étincelle utile compense donc l'augmentation de la durée d'injection de sorte que le couple produit par les cylindres 1 et 3 pendant le temps de détente DET est identique au couple produit par ces mêmes cylindres avant la mise en oeuvre procédé de l'invention.
  • Le couple est symbolisé sur la figure 4 par une étoile lors du temps de compression COMP. Pour les cylindres 1 et 3, l'intensité du couple (représentée par la taille de l'étoile) est identique à l'intensité du couple généré par ces mêmes cylindres lors du fonctionnement normal illustré à la figure 3.
  • Concernant les cylindres 4 et 2, les étincelles utiles (en noir) présentent une avance à l'allumage augmentée a'. Pour ces mêmes cylindres, la durée d'injection diminuée T" contribue à appauvrir le mélange admis et devrait donc, toutes choses étant égales par ailleurs, provoquer une diminution du couple moteur. Cependant, l'augmentation de l'avance à l'allumage de l'étincelle utile contribue, toutes choses étant égales par ailleurs, à provoquer une augmentation du couple moteur.
  • L'augmentation de l'avance à l'allumage de l'étincelle utile compense donc la diminution de la durée d'injection de sorte que le couple produit par les cylindres 4 et 2 pendant le temps de détente DET est identique au couple produit par ces mêmes cylindres avant la mise en oeuvre du procédé de l'invention.
  • Donc, si le calage de l'injection est correct, les modifications de durée d'injection et d'avance à l'allumage se compensent de sorte que le couple ne subit que peu ou pas de modification.
  • L'effet de ces mêmes modifications en cas de calage à contretemps est visible à la figure 5.
  • Sur cette figure, on a inscrit le cycle supposé de fonctionnement, ainsi que le cycle réel de fonctionnement, qui est décalé par rapport au cycle supposé de fonctionnement d'un demi-cycle de fonctionnement.
  • L'injection a alors lieu non pas durant le temps d'échappement ECH, mais pendant le temps de compression COMP, décalé par rapport au temps d'échappement ECH d'un demi-cycle de fonctionnement. Le carburant pénètre alors dans le cylindre pendant le temps d'admission ADM suivant, c'est-à-dire trois temps après le temps de compression COMP.
  • En ce qui concerne les cylindres 1 et 3, les étincelles utiles (en noir), c'est-à-dire celles qui sont produites pendant le temps de compression COMP, présentent une avance à l'allumage augmentée a'.
  • Ainsi, la durée d'injection augmentée T' des cylindres 1 et 3 n'est plus compensée par une diminution de l'avance à l'allumage. Au contraire, les effet de l'augmentation de la durée d'injection et de l'augmentation de l'avance à l'allumage s'ajoutent ici pour augmenter l'intensité du couple produit pendant les temps de détente DET par les cylindres 1 et 3. Sur la figure 5, l'augmentation de l'intensité du couple est symbolisée par des étoiles de taille augmentée.
  • En ce qui concerne les cylindres 4 et 2, les étincelles utiles (en noir) présentent une avance à l'allumage diminuée a".
  • Ainsi, la durée d'injection diminuée T" des cylindres 4 et 2 n'est plus compensée par une augmentation de l'avance à l'allumage. Au contraire, les effets de la diminution de la durée d'injection et de la diminution de l'avance à l'allumage s'ajoutent ici pour diminuer l'intensité du couple produit pendant les temps de détente DET par les cylindres 4 et 2. Sur la figure 5, la diminution de l'intensité du couple est symbolisée par des étoiles de taille diminuée.
  • Donc, si le calage de l'injection est à contretemps, les modifications de durée d'injection et d'avance à l'allumage ne se compensent plus de sorte que le couple moteur subit des modifications (deux temps de couple augmenté suivi de deux temps de couple diminué) parfaitement détectables.
  • Il suffit dès lors de surveiller le couple moteur pendant une certaine durée (typiquement quelques dizaines de cycles de fonctionnement du moteur). Si le couple moteur ne subit que peu ou pas de modifications, alors le calage est correct. Si le couple moteur subit des modifications détectables, alors le calage est à contretemps. Dans ce cas, le calculateur 20 décale le cycle d'injection d'un demi-cycle de fonctionnement (ou un tour de vilebrequin) afin de faire intervenir l'injection pendant le temps d'échappement ECH. Le calculateur 20 fait alors revernir la durée d'injection et l'avance à l'allumage à leurs valeurs nominales, et mémorise le calage en cours.
  • Selon un aspect particulier de l'invention illustré aux figures 6 et 7, Les modifications de la durée d'injection et de l'avance à l'allumage sont de préférence effectuées progressivement de façon que les effets cumulés de ces augmentations sur le couple moteur interviennent graduellement, ce qui contribue à minimiser le caractère éventuellement désagréable des sensations que peuvent ressentir les passagers du véhicule lors des modifications de couple consécutives à un calage à contretemps (en pratique très rare).
  • Sur la figure 6 est illustré en traits gras le couple moteur 100. Dans une phase d'apprentissage A, on fait fonctionner le moteur à un point de fonctionnement donné.
  • La courbe de couple représentée, obtenue par mesure en continu au moyen d'un capteur de couple, présente des fluctuations autour d'un couple moyen. Le calculateur 20 est programmé pour déterminer un seuil 101 de couple moteur. Ici, et de façon connue en soi, le seuil 101 est déterminé progressivement, par apprentissage, jusqu'à atteindre une valeur stationnaire S qui sera retenue pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention. Par exemple, on retiendra comme seuil S la valeur de couple qui, en moyenne, n'est dépassée qu'une fois tous les 10 ou 20 cycles de fonctionnement du moteur. En pratique, pour déterminer le seuil S, on mesure une moyenne du couple et on ajoute à cette moyenne un écart qui dépend du régime de fonctionnement et qui est calibré sur un moteur de référence.
  • Sur la figure 6 est également illustrée une courbe d'injection 102 montrant les écarts ΔT de la durée d'injection par rapport à une durée d'injection nominale T correspondant au point de fonctionnement retenu, ainsi qu'une courbe d'avance à l'allumage 103 montrant les écarts Δa de l'avance à l'allumage par rapport à une avance à l'allumage nominale a correspondant au point de fonctionnement retenu.
  • Lors de la phase d'apprentissage A, tous les paramètres de fonctionnement du moteur, et donc la durée d'injection et l'avance à l'allumage sont maintenus à leur valeur nominale, ce qu'illustre la ligne horizontale des courbes 102 et 103
  • Puis, dans une phase de détermination B, on met en oeuvre le procédé de l'invention en modifiant la durée d'injection 102 pour successivement l'augmenter pendant deux temps pour l'injection dans les cylindres 1 et 3, et la diminuer pendant les deux temps suivants pour l'injection dans les cylindres 4 et 2. Puis, pour les deux temps suivants, on augmente à nouveau la durée d'injection, cette fois d'un quantité plus importante, puis on diminue la durée d'injection pour les deux temps suivants d'une même quantité. On continue ainsi à augmenter puis diminuer la durée d'injection, à chaque fois d'une quantité plus importante. Ces modifications progressives de l'amplitude des écarts ΔT sont illustrées par la partie de la courbe 102 durant la phase de détermination B qui présente des créneaux dont la profondeur est de plus et plus importante.
  • On procède de même pour l'avance à l'allumage. On augmente l'avance à l'allumage pendant deux temps pour tous les cylindres, puis on diminue l'avance à l'allumage pendant deux temps pour tous les cylindres. La partie de la courbe d'avance à l'allumage 103 durant la phase de détermination B présente une forme similaire à celle de la courbe d'injection 102.
  • La quantité dont est modifiée l'avance à l'allumage est avantageusement choisie de façon que l'effet de la modification de l'avance à l'allumage compense l'effet de la modification concomitante de la durée d'injection en cas de calage correct.
  • Sur la courbe de couple 100 de la figure 6 relative à un calage correct, on constate que ces écarts ΔT, Δa, augmentés progressivement, n'ont aucun effet sur l'intensité du couple moteur. La courbe de couple 100 présente ainsi, pendant la phase de détermination B, un profil similaire à la courbe de couple 100 pendant la phase d'apprentissage. Les passagers du véhicules ne ressentent rien.
  • Sur la figure 7 relative à un calage à contresens, on constate au contraire que les écarts de la durée d'injection ΔT et de l'avance à l'allumage Δa ne se compensent pas et ont un effet significatif sur le couple: la courbe de couple moteur 100 présente, pendant deux temps, une augmentation, puis, pendant les deux temps suivants, une diminution. Au fur et à mesure de l'augmentation des écarts, le couple moteur 100 finit par dépasser franchement le seuil S, alors qu'en cas de calage correct, le couple ne dépasse jamais (ou de façon très épisodique) le seuil S.
  • En établissant un critère de dépassement, par exemple en comptant le nombre de fois où le couple moteur dépasse le seuil S pendant le temps de mise en oeuvre du procédé de l'invention, il est alors très simple de déterminer si le calage retenu pour le fonctionnement du moteur est un calage correct ou un calage à contretemps.
  • Avantageusement, la mise en oeuvre du procédé de l'invention est arrêtée suffisamment tôt pour que les éventuels effets des modifications sur le couple moteur n'aient le temps de devenir incommodants pour les passagers.
  • Selon un autre mode de mise en oeuvre du procédé de l'invention, le calculateur 20 est programmé pour, au démarrage du moteur, faire fonctionner le moteur selon un calage qui a été mémorisé lors du fonctionnement précédent qui, comme déjà expliqué, a toutes les chances d'être le calage correct.
  • Puis comme explicité précédemment, le calculateur est programmé pour modifier simultanément la durée d'injection et l'avance à l'allumage par rapport à des conditions de fonctionnement nominales.
  • Lors du fonctionnement du moteur avec les paramètres modifiés, le calculateur 20 calcule une moyenne d'une grandeur représentative des fluctuations du couple moteur, par exemple la différence entre un maximum et un minimum consécutifs de couple, pendant un intervalle de temps déterminé de l'ordre de quelques cycles moteurs.
  • Après retour aux conditions nominales de fonctionnement du moteur et selon un aspect important de ce mode de mise en oeuvre, on inverse volontairement le calage du cycle d'injection.
  • De nouveau, le calculateur 20 modifie simultanément la durée d'injection et l'avance à l'allumage, et calcule une moyenne de la même grandeur pendant le même intervalle de temps déterminé.
  • Il suffit alors de comparer les deux moyennes ainsi obtenues. Dans la mesure où les effets des modifications se cumulent en cas de calage à contretemps, la moyenne correspondant au calage à contretemps est plus importante que pour un calage correct.
  • Il suffit donc de sélectionner le calage correspondant à la moyenne la plus petite pour déterminer le calage correct.
  • L'avantage de ce mode de mise en oeuvre réside dans l'absence d'apprentissage en vue de la détermination d'un seuil, ce qui fait gagner du temps. On évite également l'utilisation d'un seuil calibré sur un moteur de référence, ce qui rend ce mode de mise en oeuvre moins sensible aux dispersions entre véhicules. Cependant, ce mode de mise en oeuvre nécessite le fonctionnement, systématique, du moteur selon le calage à contretemps, ce qui peut générer quelques vibrations pouvant être ressenties par les passagers. En pratique cependant, la gêne est très limitée.
  • L'invention n'est pas limitée à ce qui vient d'être décrit, mais bien au contraire englobe toute variante entrant dans le cadre défini par les revendications.
  • En particulier, bien que les paramètres de fonctionnement du moteur modifiés sont la durée d'injection et l'avance à l'allumage, on pourra modifier d'autres paramètres, tout en faisant en sorte que les modifications des paramètres aient, sur le fonctionnement du moteur (sur le couple comme ici, mais encore sur d'autres grandeurs comme la vitesse de rotation, le bruit...) des effets qui se compensent lors d'un calage correct, et qui ne se compensent pas lors d'un calage à contretemps.
  • Bien que l'on ait indiqué que l'on fait fonctionner le moteur avec un calage correspondant à un calage d'un fonctionnement précédent, ce qui permet de sélectionner presque à coup sûr un calage correct, on pourra se passer de cette étape, et par exemple choisir un calage au hasard. On diminue ainsi la probabilité que le calage choisi initialement soit un calage correct. Cependant, au moins pour un cas sur deux, le calage choisi est correct et ne donne lieu à aucun sensation perceptible pour les passagers, ce qui peut se révéler acceptable du point de vue du confort des passagers.
  • Bien que l'on ait indiqué que l'on effectue de façon progressive les modifications des paramètres pour mettre en évidence de façon graduelle les effets des modifications des paramètres sur le fonctionnement du moteur, cette disposition n'est pas nécessaire à la mise en oeuvre du procédé de l'invention et on pourra appliquer des modifications forfaitaires, non progressives.
  • Le point de fonctionnement choisi pour mettre en oeuvre le procédé de l'invention est totalement arbitraire. De préférence, cependant, on choisira un point de fonctionnement correspondant à un ralenti stabilisé au démarrage du véhicule. En tout état de cause, le procédé de l'invention peut être mis en oeuvre à tout moment du fonctionnement du véhicule.

Claims (13)

  1. Procédé de détermination du calage d'un cycle d'injection par rapport à un cycle de fonctionnement d'un moteur à quatre temps (ADM, COMP, DET, ECH), le calage pouvant être correct ou à contretemps, le procédé comportant l'étape de faire fonctionner le moteur en effectuant une modification (T',T") d'un premier paramètre de fonctionnement (T) du moteur adapté à provoquer sur le fonctionnement du moteur des effets qui sont distincts selon que le calage est correct ou à contretemps,
    caractérisé en ce que l'on effectue simultanément une modification (a',a") d'un deuxième paramètre de fonctionnement (a) du moteur adapté à provoquer sur le fonctionnement du moteur des effets qui compensent les effets de la modification du premier paramètre de fonctionnement du moteur lorsque le calage est correct, et qui ne compensent pas les effets de la modification du premier paramètre de fonctionnement du moteur lorsque le calage est à contretemps.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour la mise en oeuvre du procédé, l'on fait fonctionner le moteur selon un calage d'un fonctionnement précédent du moteur.
  3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'à la fin du fonctionnement du moteur, on mémorise le calage courant.
  4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les modifications des paramètres de fonctionnement (T, a) sont effectuées de façon progressive.
  5. procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les modifications comprennent l'opération d'augmenter progressivement, pour chaque paramètre de fonctionnement, un écart (ΔT, Δa) par rapport à une valeur nominale du paramètre de fonctionnement.
  6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier paramètre de fonctionnement du moteur est la durée d'injection (T), et le deuxième paramètre de fonctionnement du moteur est l'avance à l'allumage (a).
  7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que, pour une partie des cylindres (1,3), on augmente la durée d'injection et on diminue l'avance à l'allumage, et, pour une partie complémentaire des cylindres (4,2), on diminue la durée d'injection et on augmente l'avance à l'allumage.
  8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on surveille une variable de fonctionnement du moteur (100) susceptible d'être influencée par les paramètres de fonctionnement pour détecter les effets des modifications des paramètres de fonctionnement sur cette variable de fonctionnement du moteur.
  9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'on établit, lors d'une phase d'apprentissage préalable (A), un seuil (S) relatif à la variable de fonctionnement (100) surveillée qui n'est normalement jamais dépassé par la variable de fonctionnement lors d'un fonctionnement du moteur à un point de fonctionnement donné.
  10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que pour distinguer le calage correct du calage à contretemps, l'on détecte un ou des éventuels franchissements du seuil (S) par la variable de fonctionnement consécutifs à la modification des paramètres de fonctionnement.
  11. Procédé selon la revendication 1 dans lequel:
    - on fait fonctionner le moteur selon un premier calage, on effectue les modifications simultanées des paramètres de fonctionnement, et on calcule, pour un intervalle de temps déterminé, une moyenne d'une grandeur représentative de fluctuations d'une variable de fonctionnement (T) du moteur;
    - on fait fonctionner le moteur selon un second calage distinct du premier calage, on effectue des modifications simultanées des paramètres de fonctionnement et on calcule, pour un intervalle de temps déterminé, une moyenne d'une grandeur représentative de fluctuations d'une variable de fonctionnement (T) du moteur ;
    - on compare les moyennes ainsi calculées pour déterminer le calage correct.
  12. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la variable de fonctionnement surveillée est le couple moteur (100).
  13. Dispositif de détermination du calage d'un cycle d'injection par rapport à un cycle de fonctionnement d'un moteur à quatre temps, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (20) pour, lors d'un fonctionnement du moteur, effectuer une modification d'un premier paramètre de fonctionnement (T) du moteur adapté à provoquer sur le fonctionnement du moteur des effets qui sont distincts selon que le calage est correct ou à contretemps, et des moyens (20) pour effectuer simultanément une modification (a', a" ) d'un deuxième paramètre de fonctionnement (a) du moteur adapté à provoquer sur le fonctionnement du moteur des effets qui compensent les effets de la modification du premier paramètre de fonctionnement du moteur lorsque le calage est correct, et qui ne compensent pas les effets de la modification du premier paramètre de fonctionnement du moteur lorsque le calage est à contretemps.
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