FR3064679A1 - METHOD FOR DETECTING PRE-IGNITION OF FRESH AIR AND FUEL MIXTURE - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de détection d'un pré-allumage d'un mélange d'air frais et de carburant dans un cylindre (4) d'un moteur à combustion interne (1), ledit moteur à combustion interne étant piloté pour tourner à un régime de consigne et fonctionnant selon des cycles de combustion successifs.. Selon l'invention, lorsque le moteur est utilisé dans un mode de fonctionnement stabilisé, par exemple lorsque les variations du régime de consigne sur trois cycles de combustion successifs restent inférieures à un seuil prédéterminé, on diagnostique un pré-allumage du mélange au cours du troisième des trois cycles de combustion successifs lorsque sont détectés au cours de ces trois cycles de combustion successifs deux baisses successives du régime moyen du moteur suffisamment grandes, la première baisse étant accompagnée d'une surestimation importante du couple moyen de combustion par une valeur calculée par couplemètre logiciel lors du deuxième des trois cycles, et la deuxème baisse étant accompagnée d'une baisse importante du couple moyen de combustion calculé par couplemètre logiciel, entre le deuxième et le troisième des trois cycles.The invention relates to a method for detecting a pre-ignition of a mixture of fresh air and fuel in a cylinder (4) of an internal combustion engine (1), said internal combustion engine being controlled for to rotate at a set speed and operating in successive combustion cycles .. According to the invention, when the engine is used in a stabilized operating mode, for example when the variations of the set speed on three successive combustion cycles remain lower at a predetermined threshold, a pre-ignition of the mixture is diagnosed during the third of the three successive combustion cycles when, during these three successive combustion cycles, two sufficiently large decreases in the average engine speed are detected, the first decrease being accompanied by a significant overestimation of the average combustion torque by a value calculated by software torque meter during the second of the three is cycles, and the second drop is accompanied by a significant decrease in the average combustion torque calculated by software torque meter, between the second and third of the three cycles.
Description
(54) PROCEDE DE DETECTION D'UN PRE-ALLUMAGE D'UN MELANGE D'AIR FRAIS ET DE CARBURANT.(54) METHOD FOR DETECTING A PRE-IGNITION OF A MIXTURE OF FRESH AIR AND FUEL.
FR 3 064 679 - A1 (5/j L'invention concerne un procédé de détection d'un pré-allumage d'un mélange d'air frais et de carburant dans un cylindre (4) d'un moteur à combustion interne (1), ledit moteur à combustion interne étant piloté pour tourner à un régime de consigne et fonctionnant selon des cycles de combustion successifs..FR 3 064 679 - A1 (5 / d The invention relates to a method for detecting a pre-ignition of a mixture of fresh air and fuel in a cylinder (4) of an internal combustion engine (1 ), said internal combustion engine being controlled to rotate at a set speed and operating according to successive combustion cycles.
Selon l'invention, lorsque le moteur est utilisé dans un mode de fonctionnement stabilisé, par exemple lorsque les variations du régime de consigne sur trois cycles de combustion successifs restent inférieures à un seuil prédéterminé, on diagnostique un pré-allumage du mélange au cours du troisième des trois cycles de combustion successifs lorsque sont détectés au cours de ces trois cycles de combustion successifs deux baisses successives du régime moyen du moteur suffisamment grandes, la première baisse étant accompagnée d'une surestimation importante du couple moyen de combustion par une valeur calculée par couplemètre logiciel lors du deuxième des trois cycles, et la deuxème baisse étant accompagnée d'une baisse importante du couple moyen de combustion calculé par couplemètre logiciel, entre le deuxième et le troisième des trois cycles.According to the invention, when the engine is used in a stabilized operating mode, for example when the variations in the reference speed over three successive combustion cycles remain below a predetermined threshold, a pre-ignition of the mixture is diagnosed during the third of the three successive combustion cycles when two successive decreases in the average engine speed are sufficiently large during these three successive combustion cycles, the first decrease being accompanied by a significant overestimation of the average combustion torque by a value calculated by software torque meter during the second of three cycles, and the second decrease being accompanied by a significant drop in the average combustion torque calculated by software torque meter, between the second and third of the three cycles.
Domaine technique auquel se rapporte l'inventionTechnical field to which the invention relates
La présente invention concerne de manière générale la réduction des émissions polluantes des moteurs à combustion interne.The present invention relates generally to the reduction of polluting emissions from internal combustion engines.
Elle concerne plus particulièrement un procédé de détection d’un préallumage d’un mélange d’air frais et de carburant dans un cylindre d’un moteur à combustion interne, ledit moteur à combustion interne étant piloté pour tourner à un régime de consigne et fonctionnant selon des cycles de combustion successifs en tournant à un régime moyen et en développant un couple moyen qui peuvent être calculés par un couplemètre logiciel.It relates more particularly to a method of detecting a pre-ignition of a mixture of fresh air and fuel in a cylinder of an internal combustion engine, said internal combustion engine being controlled to run at a set speed and operating according to successive combustion cycles by turning at an average speed and developing an average torque which can be calculated by a software torque meter.
Arriere-plan technologiqueTechnological background
On recherche actuellement, dans un cadre législatif toujours plus contraignant et dans un souci de préservation de l'environnement, des solutions techniques permettant de réduire les quantités de molécules polluantes rejetées par les moteurs à combustion interne dans l'atmosphère.We are currently seeking, within an ever more restrictive legislative framework and with a concern for the preservation of the environment, technical solutions making it possible to reduce the quantities of polluting molecules discharged by internal combustion engines into the atmosphere.
L’une des solutions consiste à mettre sur le marché des moteurs à combustion interne de petite cylindrée.One solution is to market small displacement internal combustion engines.
Mais on souhaite également trouver des solutions qui permettent de préserver les prestations de ces moteurs (en termes de puissance et de couple disponibles).But we also want to find solutions that preserve the performance of these engines (in terms of power and torque available).
Ces moteurs de petite cylindrée sont alors conçus pour fonctionner à des niveaux de pression plus élevés, c’est-à-dire qu’ils sont adaptés à comprimer le mélange d’air frais et de carburant présent dans les cylindres à des pressions plus élevées que dans les moteurs de plus grosse cylindrée.These small displacement engines are then designed to operate at higher pressure levels, i.e. they are adapted to compress the mixture of fresh air and fuel present in the cylinders at higher pressures. than in larger displacement engines.
Ces moteurs de petite cylindrée sont alors susceptibles d’être utilisés sur des points de fonctionnement critiques, notamment à forte charge et à bas régime.These small displacement engines are therefore likely to be used at critical operating points, in particular at high load and at low speed.
En effet, sur ces points de fonctionnement, il peut apparaître un phénomène dit de pré-allumage qui réduit fortement les prestations des moteurs et qui est en outre potentiellement destructeur pour ces moteurs..Indeed, on these operating points, there may appear a phenomenon known as pre-ignition which greatly reduces the performance of the engines and which is also potentially destructive for these engines.
Ce phénomène correspond, dans un moteur à allumage commandé, à un allumage autonome du mélange d’air frais et de carburant, avant son déclenchement par une bougie d’allumage.This phenomenon corresponds, in a spark-ignition engine, to an independent ignition of the mixture of fresh air and fuel, before it is triggered by a spark plug.
Cet allumage du mélange dans le cylindre avant que le piston n’ait atteint son point mort haut est alors susceptible de s’opposer au mouvement du piston et donc de freiner le mouvement de rotation du vilebrequin du moteur.This ignition of the mixture in the cylinder before the piston has reached its top dead center is then liable to oppose the movement of the piston and therefore to slow down the rotational movement of the engine crankshaft.
Dès lors, on souhaite pouvoir détecter rapidement et avec une grande précision l’apparition de ce phénomène de pré-allumage, de façon à pouvoir modifier rapidement les réglages du moteur afin de le faire disparaître.Therefore, we want to be able to quickly and precisely detect the appearance of this pre-ignition phenomenon, so that we can quickly change the engine settings to make it disappear.
Les méthodes de détection de ce phénomène qui sont actuellement connues et mises en œuvre ne donnent pas entièrement satisfaction, dans la mesure où ce phénomène n’est pas détecté avec une fiabilité suffisante.The methods of detecting this phenomenon which are currently known and implemented are not entirely satisfactory, insofar as this phenomenon is not detected with sufficient reliability.
Objet de l’inventionObject of the invention
Afin de remédier à cet inconvénient, la présente invention propose une solution de détection fiable et peu onéreuse, en ce sens qu’elle ne requiert pour sa mise en œuvre aucun composant qui n’est pas déjà implanté dans les moteurs des véhicules présents sur le marché.In order to remedy this drawback, the present invention provides a reliable and inexpensive detection solution, in the sense that it requires for its implementation no component which is not already installed in the engines of vehicles present on the market.
Elle utilise, pour sa mise en œuvre, un procédé d’estimation par couplemètre logiciel du couple moyen produit lors d’un cycle de combustion du mélange gazeux dans un cylindre du moteur.For its implementation, it uses a software torque estimation method of the average torque produced during a combustion cycle of the gas mixture in an engine cylinder.
Par couplemètre logiciel, on entend de manière connue en soi un procédé dans lequel on calcule ledit couple moyen de combustion à partir des durées de défilement, devant un capteur de défilement monté fixe au voisinage d’une couronne solidaire d’un volant d’inertie du moteur ou d’un vilebrequin du moteur, d’une pluralité de repères de mesure disposés sur ladite couronne.By software torque meter is meant in a manner known per se a process in which said average combustion torque is calculated from the running times, in front of a running scroll sensor fixedly mounted in the vicinity of a crown secured to a flywheel of the engine or of an engine crankshaft, of a plurality of measurement marks arranged on said crown.
Un tel couplemètre logiciel est connu notamment de nombreux brevets, par exemple de la publication FR-A1-2681425 dont l’enseignement est utilisé dans la présente demande de brevet pour illustrer un mode de réalisation de l’invention. On pourra aussi se référer, de manière non limitative, à d’autres publications telles que FR-A1-2793558, EP-A1-0448603, etc.Such a software torque meter is known in particular from numerous patents, for example from the publication FR-A1-2681425, the teaching of which is used in the present patent application to illustrate an embodiment of the invention. We can also refer, without limitation, to other publications such as FR-A1-2793558, EP-A1-0448603, etc.
Plus particulièrement, on propose selon l’invention un procédé de détection tel que défini dans l’introduction, dans lequel, lorsque les variations du régime de consigne sur trois cycles de combustion successifs restent inférieures à un seuil prédéterminé, on diagnostique un pré-allumage du mélange au cours du troisième des trois cycles de combustion successifs lorsque sont détectées, au cours de ces trois cycles de combustion successifs :More particularly, a detection method as defined in the introduction is proposed according to the invention, in which, when the variations in the reference speed over three successive combustion cycles remain below a predetermined threshold, a pre-ignition is diagnosed of the mixture during the third of the three successive combustion cycles when are detected, during these three successive combustion cycles:
une première baisse du régime moyen du moteur, entre le premier et le deuxième cycle, qui est supérieure à un premier seuil de régime prédéterminé, et une surestimation, par le couplemètre logiciel, de la valeur du couple de combustion moyen du deuxième cycle, ladite surestimation étant supérieure à un premier seuil de couple prédéterminé ; puis, une deuxième baisse du régime moyen du moteur, entre le deuxième et le troisième cycle, qui est supérieure à un deuxième seuil de régime prédéterminé, et une baisse de la valeur du couple moyen estimé par ledit couplemètre logiciel, entre le deuxième et le troisième cycle, ladite baisse étant supérieure à un deuxième seuil de couple prédéterminé.a first drop in the average engine speed, between the first and the second cycle, which is greater than a first predetermined speed threshold, and an overestimation, by the software torque meter, of the value of the average combustion torque of the second cycle, said overestimation being greater than a first predetermined torque threshold; then, a second drop in the average engine speed, between the second and the third cycle, which is greater than a second predetermined speed threshold, and a drop in the value of the average torque estimated by said software torque meter, between the second and the third cycle, said drop being greater than a second predetermined torque threshold.
Comme cela sera détaillé dans la suite de cet exposé en référence aux figures, la demanderesse a constaté que le procédé d’estimation du couple de combustion moyen par couplemètre logiciel, qui est précis en l’absence de préallumage, donne un résultat faussé dans le cas de l’apparition de pré-allumage. D’autre part le pré-allumage s’accompagne d’une chute de couple.. C’est donc sur la base de cette observation que l’invention propose de diagnostiquer rapidement ce phénomène de pré-allumage.As will be detailed in the remainder of this description with reference to the figures, the Applicant has found that the method of estimating the average combustion torque by software torque meter, which is precise in the absence of pre-ignition, gives a false result in the pre-ignition occurs. On the other hand, the pre-ignition is accompanied by a drop in torque. It is therefore on the basis of this observation that the invention proposes to quickly diagnose this phenomenon of pre-ignition.
Le procédé faisant l’objet de l’invention est alors peu onéreux à mettre en œuvre en ce sens que seuls le couple et le régime du moteur doivent être estimés afin de pouvoir poser un diagnostic. Or, ces paramètres sont généralement déjà estimés sur les véhicules actuels, pour la mise en œuvre d’autres fonctionnalités.The process which is the subject of the invention is then inexpensive to implement in the sense that only the torque and the engine speed must be estimated in order to be able to make a diagnosis. However, these parameters are generally already estimated on current vehicles, for the implementation of other functionalities.
D’autres caractéristiques avantageuses et non limitatives du procédé conforme à l’invention sont les suivantes :Other advantageous and non-limiting characteristics of the process according to the invention are as follows:
- il est prévu une étape d’estimation d’une première valeur du régime moyen au cours du premier des trois cycles de combustion successifs, une étape d’estimation d’une deuxième valeur du régime moyen au cours du deuxième des trois cycles de combustion successifs, et une étape de comparaison d’un écart entre la première valeur et la deuxième valeur du régime moyen avec un premier des seuils de régime, puis on diagnostique un pré-allumage du mélange au cours du troisième des trois cycles de combustion successifs à condition notamment que ledit écart révèle une première baisse du régime moyen, d’amplitude supérieure audit premier seuil de régime ;a step of estimating a first value of the average speed during the first of the three successive combustion cycles is provided, a step of estimating a second value of the average speed during the second of the three combustion cycles successive, and a step of comparing a difference between the first value and the second value of the average speed with a first of the speed thresholds, then a pre-ignition of the mixture is diagnosed during the third of the three successive combustion cycles at provided in particular that said difference reveals a first drop in average speed, of amplitude greater than said first speed threshold;
- il est prévu une étape de détermination d’une valeur d’un couple moyen estimé par le couplemètre logiciel lors du second des trois cycles de combustion successifs, une étape de détermination du couple moyen réel au cours du second des trois cycles de combustion successifs, et une étape de comparaison de l’écart entre ledit couple moyen estimé et ledit couple moyen réel avec le premier seuil de couple, puis on diagnostique un pré-allumage du mélange au cours du troisième des trois cycles de combustion successifs à condition notamment que ledit écart soit supérieur audit premier de couple ;a step of determining a value of an average torque estimated by the software torque meter during the second of the three successive combustion cycles is provided, a step of determining the actual average torque during the second of the three successive combustion cycles , and a step of comparing the difference between said estimated average torque and said real average torque with the first torque threshold, then a pre-ignition of the mixture is diagnosed during the third of the three successive combustion cycles provided in particular that said difference is greater than said first torque;
- il est prévu une étape d’estimation d’une seconde valeur du couple moyen au cours du deuxième des trois cycles de combustion successifs, une étape d'estimation d’une troisième valeur du couple moyen au cours du troisième des trois cycles de combustion successifs, et une étape de comparaison de l’écart entre la deuxième valeur et la troisième valeur du couple moyen avec le second seuil de couple, puis on diagnostique un pré-allumage du mélange au cours du troisième des trois cycles de combustion successifs à condition notamment que ledit écart soit supérieur audit second seuil de couple ;a step of estimating a second value of the average torque during the second of the three successive combustion cycles is provided, a step of estimating a third value of the average torque during the third of the three combustion cycles successive, and a step of comparing the difference between the second value and the third value of the average torque with the second torque threshold, then a pre-ignition of the mixture is diagnosed during the third of the three successive combustion cycles provided in particular that said difference is greater than said second torque threshold;
- il est prévu une étape d’estimation d’une deuxième valeur du régime moyen au cours du deuxième des trois cycles de combustion successifs, une étape d’estimation d’une troisième valeur du régime moyen au cours du troisième des trois cycles de combustion successifs, et une étape de comparaison de l’écart entre la deuxième valeur et la troisième valeur du régime moyen avec le deuxième seuil de régime, puis on diagnostique un pré-ailumage du mélange au cours du troisième des trois cycles de combustion successifs à condition notamment que ledit écart soit supérieur audit second seuil de régime.a step of estimating a second value of the average speed during the second of the three successive combustion cycles is provided, a step of estimating a third value of the average speed during the third of the three combustion cycles successive, and a step of comparing the difference between the second value and the third value of the average speed with the second speed threshold, then a pre-ignition of the mixture is diagnosed during the third of the three successive combustion cycles provided in particular that said difference is greater than said second speed threshold.
L’invention concerne également un procédé de pilotage d’un moteur à combustion interne, comportant :The invention also relates to a method for controlling an internal combustion engine, comprising:
- une étape d’élaboration d’un ensemble de consignes, parmi lesquelles un régime de consigne,- a step of developing a set of instructions, including a deposit system,
- une étape de pilotage du moteur à combustion interne selon lesdites consignes,a step of piloting the internal combustion engine according to said instructions,
- une étape de diagnostic au cours de laquelle un procédé de détection conforme à l’une des caractéristiques précédentes est mis en oeuvre, puis, si un pré-allumage est détecté,- a diagnostic step during which a detection method in accordance with one of the preceding characteristics is implemented, then, if a pre-ignition is detected,
- une étape de correction de l’une au moins desdites consignes.- a step of correcting at least one of said instructions.
L’invention concerne aussi un moteur à combustion interne comportant :The invention also relates to an internal combustion engine comprising:
- au moins un cylindre à l’intérieur duquel coulisse un piston,- at least one cylinder inside which a piston slides,
- un vilebrequin qui est relié au piston,- a crankshaft which is connected to the piston,
- un moyen d’estimation du régime instantané, adapté à estimer la vitesse de rotation du vilebrequin,- a means of estimating the instantaneous speed, suitable for estimating the speed of rotation of the crankshaft,
- un moyen d’estimation du couple moyen, adapté à estimer le couple exercé par le piston sur le vilebrequin, eta means of estimating the average torque, suitable for estimating the torque exerted by the piston on the crankshaft, and
- un calculateur adapté à mettre en œuvre un procédé de détection tel que précité.- a computer adapted to implement a detection method as mentioned above.
DESCRIPTION DETAILLEE D’UN EXEMPLE DE REALISATIONDETAILED DESCRIPTION OF AN EXAMPLE OF IMPLEMENTATION
La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d’exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l’invention et comment elle peut être réalisée.The description which follows with reference to the appended drawings, given by way of nonlimiting examples, will make it clear what the invention consists of and how it can be carried out.
Sur les dessins annexés :In the accompanying drawings:
- la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un moteur à combustion interne conforme à l’invention ;- Figure 1 is a schematic sectional view of an internal combustion engine according to the invention;
- la figure 2 est un graphique illustrant les variations du régimeinstantané du moteur à combustion interne de la figure 1, en l’absence de phénomène de pré-allumage ;- Figure 2 is a graph illustrating the variations of the instantaneous speed of the internal combustion engine of Figure 1, in the absence of pre-ignition phenomenon;
- la figure 3 est un graphique illustrant les variations du régimeinstantané du moteur à combustion interne de la figure 1, en présence de phénomène de préallumage ; et- Figure 3 is a graph illustrating the variations of the instantaneous speed of the internal combustion engine of Figure 1, in the presence of pre-ignition phenomenon; and
- la figure 4 est un organigramme illustrant les étapes de mise en œuvre d’un procédé de détection conforme à l’invention.- Figure 4 is a flowchart illustrating the steps for implementing a detection method according to the invention.
Sur la figure 1, on a représenté schématiquement un bloc-moteur 2 de moteur à combustion interne 1.In FIG. 1, an engine block 2 of an internal combustion engine 1 is shown diagrammatically.
Ce bloc-moteur 2 se présente en quatre parties principales, dont un bloccylindres 3, un carter d’huile 5 qui est fixé sous le bloc-cylindres 3 et qui renferme de l’huile destinée à lubrifier les différents organes du moteur, une culasse 6 qui est fixée sur le bloc-cylindres 3 et un couvre-cufasse 7 qui recouvre la culasse 6.This engine block 2 has four main parts, including a cylinder block 3, an oil sump 5 which is fixed under the cylinder block 3 and which contains oil intended to lubricate the various engine components, a cylinder head 6 which is fixed on the cylinder block 3 and a cylinder head cover 7 which covers the cylinder head 6.
Le bloc-cylindres 3 délimite intérieurement au moins un cylindre 4, En pratique, on considérera ici que le bloc-cylindres 3 délimite quatre cylindres 4 en ligne d’axes A10 verticaux.The cylinder block 3 internally delimits at least one cylinder 4. In practice, it will be considered here that the cylinder block 3 delimits four cylinders 4 in line with vertical axes A10.
Classiquement, chaque cylindre 4 loge un piston 8 qui est adapté à coulisser ie long de sa paroi interne selon un mouvement rectiligne alternatif (ou mouvement de va-et-vient) d’axe confondu avec l’axe A10 du cylindre 4.Conventionally, each cylinder 4 houses a piston 8 which is adapted to slide ie along its internal wall in an alternating rectilinear movement (or back and forth movement) of axis coincident with the axis A10 of cylinder 4.
Le piston 8 présente une jupe périphérique qui est percée transversalement de deux ouvertures d’accueil d’un axe sur lequel est engagée une extrémité haute d’une bielle 9. L'extrémité basse de cette bielle 9 est liée, par l’intermédiaire d’une liaison excentrique, à un vilebrequin 10. Ainsi, le mouvement rectiligne alternatif du piston 8 permet d’entraîner en rotation le vilebrequin 10 du moteur à combustion interne 1 autour de son axe longitudinal, appelé axe moteur A1.The piston 8 has a peripheral skirt which is pierced transversely with two openings for receiving an axis on which is engaged an upper end of a connecting rod 9. The lower end of this connecting rod 9 is linked, via 'an eccentric connection to a crankshaft 10. Thus, the reciprocating rectilinear movement of the piston 8 makes it possible to rotate the crankshaft 10 of the internal combustion engine 1 around its longitudinal axis, called the engine axis A1.
Dans la suite de cet exposé, on appellera « bras de levier » la distance, en projection dans un plan orthogonal à l’axe A10, entre l’axe moteur A1 et l’axe A2 de l’excentrique. Ce bras de levier est donc proportionnel à une fonction cosinus de l’angle formé entre l’axe longitudinal de la bielle 9 et l’axe A10.In the rest of this presentation, the lever, the distance, in projection in a plane orthogonal to the axis A10, between the motor axis A1 and the axis A2 of the eccentric will be called "lever arm". This lever arm is therefore proportional to a cosine function of the angle formed between the longitudinal axis of the connecting rod 9 and the axis A10.
Pour l’admission en air frais de chaque cylindre 4, la culasse 6 est percée d'un conduit d’admission 11 qui s'étend depuis un répartiteur d’air 12 jusqu'à une ouverture d'admission 13 prévue dans une face inférieure de la culasse 6.For the admission of fresh air to each cylinder 4, the cylinder head 6 is pierced with an intake duct 11 which extends from an air distributor 12 to an intake opening 13 provided in a lower face of the cylinder head 6.
Pour l’échappement des gaz brûlés en dehors de chaque cylindre 4, la culasse 6 est percée d'un conduit d’échappement 14 qui prend naissance dans une ouverture d'échappement 16 adjacente à l'ouverture d'admission 13 et qui débouche dans un collecteur d’échappement 15 fixé à la culasse 6.For the exhaust of burnt gases outside each cylinder 4, the cylinder head 6 is pierced with an exhaust duct 14 which originates in an exhaust opening 16 adjacent to the intake opening 13 and which opens into an exhaust manifold 15 fixed to the cylinder head 6.
Des soupapes 17, 18 prévus dans ces conduits permettent de réguler les débits d’arrivée d'air frais et de sortie de gaz brûlés dans chaque cylindre 4.Valves 17, 18 provided in these conduits make it possible to regulate the flow rates of fresh air inlet and burnt gas outlet in each cylinder 4.
Il est ici en outre prévu, pour chaque cylindre 4, un injecteur 20 permettant d’injecter du carburant dans le cylindre 4. Cet injecteur 20 est fixé dans la culasse 6 et débouche dans le cylindre 4.There is further provided here, for each cylinder 4, an injector 20 for injecting fuel into the cylinder 4. This injector 20 is fixed in the cylinder head 6 and opens into the cylinder 4.
Le moteur à combustion interne 1 est ici à allumage commandé. Il comporte alors, pour chaque cylindre 4, au moins une bougie d’allumage 19 qui est fixée dans la culasse 6 et qui débouche dans le cylindre 4. Cette bougie d’allumage 19 est conçue pour initier à chaque cycle la combustion du mélange de carburant et d’air frais dans le cylindre 4.The internal combustion engine 1 is here with positive ignition. It then comprises, for each cylinder 4, at least one spark plug 19 which is fixed in the cylinder head 6 and which opens into the cylinder 4. This spark plug 19 is designed to initiate the combustion of the mixture of fuel and fresh air in cylinder 4.
On précisera à ce sujet que le moteur à combustion interne 1 fonctionne selon le cycle de Beau de Rochas, avec un temps d’admission, un temps de compression, un temps de combustion-détente, et un temps d’échappement.It should be noted in this regard that the internal combustion engine 1 operates according to the Beau de Rochas cycle, with an intake time, a compression time, a combustion-expansion time, and an exhaust time.
Il est prévu de déclencher la combustion du mélange de manière décalée dans les quatre cylindres. Ainsi, lorsque l’un des cylindres est au temps d’admission, un second est au temps de compression, un troisième au temps de combustion-détente, et un quatrième au temps d’échappement.It is planned to start the combustion of the mixture in an offset manner in the four cylinders. Thus, when one of the cylinders is at the intake time, a second is at the compression time, a third at the combustion-expansion time, and a fourth at the exhaust time.
Par simplification, dans cet exposé, lorsque l’on traitera de « cycles de combustion successifs /, i+1, i+2 », on considérera en pratique plus précisément des temps de combustion-détente intervenant successivement dans différents cylindres du moteur. Autrement formulé, l’expression « cycles de combustion successifs /, i+1, i+2 » est utilisée par simplification, mais l’expression plus exacte serait plutôt « temps de combustion-détente /', i+1, i+2 intervenant successivement dans les cylindres du moteur ».For simplicity, in this presentation, when we will deal with "successive combustion cycles /, i + 1, i + 2", we will consider in practice more precisely combustion-expansion times occurring successively in different cylinders of the engine. Otherwise formulated, the expression "successive combustion cycles /, i + 1, i + 2" is used for simplification, but the more exact expression would rather be "combustion-expansion time / ', i + 1, i + 2 intervening successively in the engine cylinders ”.
A l’appui de la figure 1, le moteur à combustion interne 1 comporte par ailleurs un moyen d’estimation d’un régime instantané du vilebrequin 10, dont on peut déduire une estimation du régime moyen Ω, du moteur au cours de chaque cycle de combustion d’ordre i et une estimation du couple moyen C,, ou couple de combustion moyen développé pendant ledit cycle d’ordre i.In support of FIG. 1, the internal combustion engine 1 also comprises a means for estimating an instantaneous speed of the crankshaft 10, from which an estimate of the average speed Ω, of the engine can be deduced during each cycle of combustion of order i and an estimate of the average torque C ,, or average combustion torque developed during said cycle of order i.
Le régime moyen Ω, correspond à la moyenne de la vitesse de rotation du vilebrequin 10 au cours d’un cycle de combustion (c’est-à-dire au cours d’un temps de combustion-détente). Il est donc prévu pour varier par paliers entre les différents cycles de combustion successifs /', i+1, i+2.The average speed Ω, corresponds to the average of the speed of rotation of the crankshaft 10 during a combustion cycle (that is to say during a combustion-expansion time). It is therefore intended to vary in stages between the different successive combustion cycles / ', i + 1, i + 2.
Dans la suite de la description, on fera la différence entre régime moyen Ω, (sur un cycle d’ordre i), régime instantanéR et régime de consigneΩc, ce dernier paramètre correspondant à la vitesse de rotation à laquelle on souhaite que le moteur tourne.In the following description, we will make the difference between average speed Ω, (on a cycle of order i), instantaneous speed R and setpoint speed Ωc, this last parameter corresponding to the speed of rotation at which we want the motor to run. .
Le couple moyen C, correspond quant à lui à la moyenne du couple exercé par chaque piston 8 sur le vilebrequin 10 lors d’un cycle de combustion dans le cylindre dans lequel coulisse le piston 8 considéré. On comprend donc que, à chaque cycle de combustion, seule la contribution du piston 8 considéré est prise en compte pour le calcul de ce couplemoyen C,. Il est donc prévu pour varier par paliers entre les différents cycles de combustion successifs i, i+1, i+2.The average torque C, meanwhile corresponds to the average of the torque exerted by each piston 8 on the crankshaft 10 during a combustion cycle in the cylinder in which the piston 8 considered slides. It is therefore understood that, at each combustion cycle, only the contribution of the piston 8 considered is taken into account for the calculation of this average coupling C ,. It is therefore intended to vary in stages between the different successive combustion cycles i, i + 1, i + 2.
Comme le montre la figure 1, le moyen d’estimation du régime instantané R comporte ici, d’une part, une couronne qui est solidaire en rotation du vilebrequin 10 et qui porte des repères de mesure 30, 31 régulièrement répartis sur son contour, et, d’autre part, un capteur (non représenté) de détection des repères de mesure 30, 31 qui est monté fixe au voisinage de la couronne.As shown in FIG. 1, the means for estimating the instantaneous speed R here comprises, on the one hand, a crown which is integral in rotation with the crankshaft 10 and which carries measurement marks 30, 31 regularly distributed over its contour, and, on the other hand, a sensor (not shown) for detecting the measurement marks 30, 31 which is fixedly mounted in the vicinity of the crown.
La couronne est ici représentée comme étant fixée au vilebrequin mais elle pourrait en variante y être solidarisée en rotation, par exemple via unvolant du moteur.The crown is shown here as being fixed to the crankshaft but it could alternatively be secured therein in rotation, for example via a flywheel of the engine.
Elle porte ici des repères 30 tous identiques, à l’exception d’un repère 31 plus large permettant de recaler les mesures en cas de déviation de ces mesures.It bears here reference marks 30 which are all identical, with the exception of a wider reference point 31 making it possible to readjust the measurements in the event of deviation from these measurements.
Le capteur permet alors de détecter la durée de défilement de chacun des repères de mesure 30, 31. La vitesse de rotation instantanée R ou régime instantané R se déduit à partir de la durée de défilement entre deux repères consécutifsThe sensor then makes it possible to detect the running time of each of the measurement marks 30, 31. The instantaneous speed of rotation R or instantaneous speed R is deduced from the time of scrolling between two consecutive marks
Ce capteur est connecté à un calculateur qui est quant à lui adapté à déterminer le régime moyen ou vitesse de rotation moyenne Ω, et le couple de combustion moyen C, compte tenu de la durée de défilement de chacun des repères de mesure 30, 31 devant le capteur.This sensor is connected to a computer which is adapted to determine the average speed or average speed of rotation Ω, and the average combustion torque C, taking into account the running time of each of the measurement marks 30, 31 in front the sensor.
La détermination du couple moyen Ci est réalisée de la manière exposée dans la publication FR-A1-2681425.The determination of the mean torque Ci is carried out in the manner described in the publication FR-A1-2681425.
Ce couple estimé pour le cycle de combustion d’ordre i est calculé selon l’équation :This estimated torque for the order i combustion cycle is calculated using the equation:
(Equ. 1 ) Cj = -a Ω, ' E, οοεΦ, + b Ω,2 , équation dans laquelle :(Equ. 1) Cj = -a Ω, 'E, οοεΦ, + b Ω, 2 , equation in which:
- Ω, désigne la vitesse moyenne angulaire au cours du cycle,- Ω, designates the average angular speed during the cycle,
- Ej cos<t>j désigne une projection, sur la ligne de référence de repères afférant aux périodes angulaires de combustion, de la composante alternative E, de la vitesse angulaire instantanée des repères de mesure disposés sur la couronne solidaire du volant d’inertie du moteur, à la fréquence de combustion, et- Ej cos <t> j denotes a projection, on the reference line of references relating to the angular periods of combustion, of the alternative component E, of the instantaneous angular speed of the measurement references placed on the crown integral with the flywheel of the engine, at the combustion frequency, and
- a et b sont des constantes déterminées expérimentalement.- a and b are constants determined experimentally.
Le calculateur est ici formé par le calculateur central du véhicule, celui qui pilote les différents organes du moteur à combustion interne 1, notamment l’injecteur de carburant 20 et la bougie d’allumage 19.The computer here is formed by the central computer of the vehicle, the one which controls the various organs of the internal combustion engine 1, in particular the fuel injector 20 and the spark plug 19.
Ce calculateur comporte classiquement un processeur (CPU), une mémoire vive (RAM), une mémoire morte (ROM), différentes interfaces d'entrée et de sortie.This computer conventionally comprises a processor (CPU), a random access memory (RAM), a read only memory (ROM), various input and output interfaces.
Grâce à ses interfaces d'entrée, le calculateur est adapté à recevoir des signaux d'entrée provenant de différents capteurs, notamment du capteur de défilement précité.Thanks to its input interfaces, the computer is adapted to receive input signals from various sensors, in particular from the above-mentioned scroll sensor.
La mémoire morte mémorise des données utilisées dans le cadre du procédé décrit ci-dessous.The ROM stores data used in the process described below.
Elle mémorise notamment une cartographie prédéterminée sur banc d'essai grâce à laquelle le calculateur est adapté à générer, pour chaque condition de fonctionnement du moteur, des seuils de régime et de couple (qui seront bien décrits dans la suite de cet exposé).In particular, it stores a predetermined map on a test bench by which the computer is adapted to generate, for each operating condition of the engine, speed and torque thresholds (which will be well described in the rest of this presentation).
La mémoire morte mémorise aussi une application informatique, constituée de programmes d’ordinateur comprenant des instructions dont l’exécution par le processeur permet la mise en œuvre par le calculateur du procédé décrit ci-après.The read only memory also stores a computer application, consisting of computer programs comprising instructions whose execution by the processor allows the implementation by the computer of the method described below.
Cette application comporte aussi, de manière classique, des programmes de calcul de divers paramètres et de diverses consignes, parmi lesquels :This application also includes, in a conventional manner, programs for calculating various parameters and various instructions, among which:
- la charge en air du moteur (qui correspond au rapport du remplissage effectif en air du moteur divisé par le remplissage maximal du moteur à un régime donné et à une pression donnée),- the engine air load (which corresponds to the ratio of the actual engine air filling divided by the maximum engine filling at a given speed and at a given pressure),
- la consigne de régime Qc à laquelle on souhaite que le vilebrequin 10 tourne,- the speed setpoint Qc at which it is desired that the crankshaft 10 rotate,
- une consigne d’avance à l’allumage,- an advance ignition instruction,
- une consigne d’injection de carburant.- a fuel injection instruction.
Enfin, grâce à ses interfaces de sortie, le contrôleur est adapté à transmettre des signaux de sortie aux différents organes du moteur, notamment aux injecteurs de carburant 20 et aux bougies d’allumage 19.Finally, thanks to its output interfaces, the controller is suitable for transmitting output signals to the various components of the engine, in particular to the fuel injectors 20 and to the spark plugs 19.
Classiquement, lorsque le conducteur du véhicule automobile met le contact, le calculateur s'initialise puis commande un démarreur et les injecteurs de carburant 20 pour que ceux-ci démarrent le moteur.Conventionally, when the driver of the motor vehicle switches on the ignition, the computer initializes and then controls a starter and the fuel injectors 20 so that the latter start the engine.
Il calcule en parallèle un ensemble de consignes, parmi lesquelles un régime de consigne, une consigne d’injection de carburant, une consigne d’avance à l’allumage, etc.Lorsque le moteur est démarré et qu’il est piloté selon ces consignes, l'air frais prélevé dans l'atmosphère est régulièrement insufflé dans chaque cylindre 4 pour se mélanger à du carburant. Ce mélange dit de combustion est alors brûlé dans les cylindres 4, grâce aux bougies d’allumage 19 prévues pour initier la combustion.It calculates in parallel a set of setpoints, including a setpoint speed, a fuel injection setpoint, an ignition advance setpoint, etc. When the engine is started and it is controlled according to these setpoints , the fresh air taken from the atmosphere is regularly blown into each cylinder 4 to mix with fuel. This so-called combustion mixture is then burned in the cylinders 4, using the spark plugs 19 provided to initiate combustion.
Chaque bougie d’allumage 19 est ainsi commandée pour initier la combustion à la fin du temps de compression, généralement un peu avant que le piston 8 atteigne son point le plus haut dans le cylindre 4 (appelé point mort haut).Each spark plug 19 is thus controlled to initiate combustion at the end of the compression time, generally a little before the piston 8 reaches its highest point in the cylinder 4 (called top dead center).
L’avance à l’allumage correspond à l’écart séparant l’allumage de la bougie du point mort haut (elle s’exprime en degrés de rotation du vilebrequin 10).The ignition advance corresponds to the distance separating the ignition of the spark plug from top dead center (it is expressed in degrees of rotation of the crankshaft 10).
Il arrive, dans certaines conditions, que le mélange de combustion s’auto-allume avant que la bougie d’allumage 19 n’ait été pilotée pour démarrer la combustion du mélange. On parle de pré-allumage.It sometimes happens that the combustion mixture self-ignites before the spark plug 19 has been piloted to start the combustion of the mixture. We are talking about pre-ignition.
La présente invention propose alors une solution pour détecter ce phénomène de pré-allumage.The present invention therefore proposes a solution for detecting this pre-ignition phenomenon.
Ce procédé est mis en œuvre uniquement lorsque certaines conditions de stabilité du point de fonctionnement du moteur sont réunies, et notamment lorsque les variations du régime de consigne Qc sur trois cycles de combustion successifs /', i+1, i+2 restent inférieures à un seuil SQc prédéterminé.This method is implemented only when certain conditions of stability of the engine operating point are met, and in particular when the variations in the setpoint speed Qc over three successive combustion cycles / ', i + 1, i + 2 remain below a predetermined SQc threshold.
En dehors de ces conditions de stabilité, le procédé n’est pas mis en œuvre puisqu’il fournirait des résultats peu fiables et puisque les risques de préallumage sont très réduits. En effet, lorsque le moteur accélère, l’avance à l’allumage est telle qu’on ne constate généralement pas de phénomène de préallumage. Inversement, lorsque le moteur décélère, la quantité de carburant injecté est si réduite qu’on ne constate généralement pas davantage de phénomène de pré-allumage.Apart from these stability conditions, the process is not implemented since it would provide unreliable results and since the risks of pre-ignition are very reduced. When the engine accelerates, the ignition advance is such that there is generally no pre-ignition phenomenon. Conversely, when the engine decelerates, the quantity of fuel injected is so reduced that there is generally no more phenomenon of pre-ignition.
De façon générale, le procédé de détection selon l’invention consiste à considérer trois cycles de combustion successifs /, i+1, i+2 intervenant dans trois cylindres distincts, et à diagnostiquer un pré-allumage du mélange au cours du troisième de ces cycles si le calculateur relève deux baisses successives du régime moyen, la première baisse étant accompagnée d’une surestimation du couple moyen par le couplemètre logiciel, et la deuxième baisse de régime étant accompagnée par une baisse du couple moyen estimé par le couplemètre logiciel.On peut se référer aux figures 2 et 3 pour expliquer ce phénomène.In general, the detection method according to the invention consists in considering three successive combustion cycles /, i + 1, i + 2 occurring in three separate cylinders, and in diagnosing a pre-ignition of the mixture during the third of these cycles if the computer detects two successive drops in average speed, the first drop being accompanied by an overestimation of the average torque by the software torque meter, and the second speed drop being accompanied by a decrease in the average torque estimated by the software torque meter. can refer to Figures 2 and 3 to explain this phenomenon.
Sur la figure 2, on a ainsi représenté les variations du régime instantané R en l’absence de phénomène de pré-allumage.In FIG. 2, the variations of the instantaneous speed R have thus been represented in the absence of pre-ignition phenomenon.
Le régime de consigne Qc étant considéré constant, ces variations sont identiques au cours de chacun des trois cycles de combustion successifs /, i+1, i+2. On ne décrira alors ici qu’un seul de ces cycles de combustion (c’est-à-dire un seul temps de combustion-détente intervenant dans un cylindre 4, plus précisément le cycle d’ordre i+1 ).The set speed Qc being considered constant, these variations are identical during each of the three successive combustion cycles /, i + 1, i + 2. We will then describe here only one of these combustion cycles (that is to say a single combustion-expansion time occurring in a cylinder 4, more precisely the order cycle i + 1).
On observe sur cette figure 2 que, pendant un premier intervalle de temps S1, le régime instantané R augmente, ce qui est dû à une augmentation du couple exercé par le piston considéré sur le vilebrequin. Cette augmentation de couple est produite par le début de la combustion du mélange et par l’accroissement du bras de levier.It can be seen in this FIG. 2 that, during a first time interval S1, the instantaneous speed R increases, which is due to an increase in the torque exerted by the piston considered on the crankshaft. This increase in torque is produced by the start of combustion of the mixture and by the increase in the lever arm.
On observe ensuite, sur un deuxième intervalle de temps S2, une stagnation du régime instantané R. Cette stagnation est due au fait que la combustion du mélange dans le cylindre se poursuit de manière stable et au fait que le bras de levier varie faiblement.We then observe, over a second time interval S2, a stagnation of the instantaneous speed R. This stagnation is due to the fact that the combustion of the mixture in the cylinder continues stably and to the fact that the lever arm varies slightly.
On observe ensuite, sur un troisième intervalle de temps S3, une diminution du régime instantané R. Cette diminution est due au fait que le bras de levier se réduit et que la combustion est finissante.There is then observed, over a third time interval S3, a reduction in the instantaneous speed R. This reduction is due to the fact that the lever arm is reduced and that the combustion is ending.
On observe enfin, sur un quatrième intervalle de temps S4, qui démarre au moment où le piston passe le point mort haut, une poursuite de la diminution du régime instantané R.Finally, we observe, over a fourth time interval S4, which starts when the piston passes top dead center, a further decrease in the instantaneous speed R.
Sur la figure 3, on a ainsi représenté les variations du régime instantané R en présence d’un phénomène de pré-allumage dans le troisième cylindre (celui où se produit le troisième cycle de combustion i+2 considéré).In FIG. 3, the variations of the instantaneous speed R have thus been represented in the presence of a phenomenon of pre-ignition in the third cylinder (the one where the third combustion cycle i + 2 considered takes place).
Le premier cycle de combustion i, qui a lieu dans un premier des cylindres 4, se déroule exactement de la même manière que sur les cycles d’ordre i, i+1 ou i+2 représentés sur la figure 2.The first combustion cycle i, which takes place in a first of the cylinders 4, takes place in exactly the same way as on the order cycles i, i + 1 or i + 2 represented in FIG. 2.
Les deuxième et troisième cycles de combustion i+1, i+2, qui ont lieu dans des deuxième et troisième cylindres 4, se déroulent quant à eux de manière différente.The second and third combustion cycles i + 1, i + 2, which take place in second and third cylinders 4, take place in a different way.
On observe que, lors du deuxième cycle de combustion i+1, les premier et deuxième intervalles de temps S1, S2 sont identiques à ceux illustrés sur la figure 2, pour les mêmes raisons.It is observed that, during the second combustion cycle i + 1, the first and second time intervals S1, S2 are identical to those illustrated in FIG. 2, for the same reasons.
On observe ensuite, sur un troisième intervalle de temps S3’, une diminution du régime instantané R plus forte qu’on aurait dû obtenir sans préallumage. Cette forte diminution à la fin de cet intervalle de temps S3’ est due au fait que le pré-allumage du mélange dans le troisième cylindre génère un couple de freinage sur le vilebrequin 10. Il en résulte que le régime moyen diminue entre le cycle d’ordre i et le cycle d’ordre i+1, alors qu’en l’absence de pré-allumage, il aurait dû rester sensiblement constant.We then observe, over a third time interval S3 ’, a decrease in the instantaneous speed R greater than it should have been obtained without pre-ignition. This sharp decrease at the end of this time interval S3 ′ is due to the fact that the pre-ignition of the mixture in the third cylinder generates a braking torque on the crankshaft 10. As a result, the average speed decreases between the cycle d order i and the cycle of order i + 1, whereas in the absence of pre-ignition, it should have remained substantially constant.
Par ailleurs, cette évolution atypique du régime instantanée fausse l’estimation du couple moyen, développé au cycle i+1, par le couplemètre logiciel selon la publication FR-A1-2681425. En effet, une telle estimation est précise seulement quand elle se base sur un modèle de combustion qui n’est pas perturbé par le pré-allumage. Plus précisément, la composante Ei+1 cos0i+1 du calcul du couple au cycle i+1 (2e cycle) est largement surestimée par rapport à la valeur réelle.Furthermore, this atypical evolution of the instantaneous regime distorts the estimate of the average torque, developed in the i + 1 cycle, by the software torque meter according to publication FR-A1-2681425. Indeed, such an estimate is precise only when it is based on a combustion model which is not disturbed by the pre-ignition. Specifically, the component E i + 1 i + 1 SOC0 calculating the torque cycle i + 1 (2nd cycle) is largely overestimated with respect to the actual value.
Bien entendu on ne peut évaluer un tel écart entre la valeur de couple estimée Ci+i par le couplemètre logiciel au cycle i+1 et la valeur réelle que dans la mesure où on peut déterminer une valeur exacte, ou très peu biaisée, dudit couple moyen réel Créeij+iOf course, such a difference between the estimated torque value C i + i by the software torque meter at cycle i + 1 and the real value can only be evaluated to the extent that an exact value, or very little biased, of said torque can be determined. real mean C r éeij + i
Selon un premier mode de réalisation, on détermine le couple moyen réel du cycle i+1 par l’équation :According to a first embodiment, the real average torque of the cycle i + 1 is determined by the equation:
(Equ.2) Créeij+1 = -a Ω,+1 E, cosct), + b Ω,+1 2 , équation dans laquelle :(Equ.2) Créationij + 1 = -a Ω, +1 E, cosct), + b Ω, +1 2 , equation in which:
- Ω,+1 désigne la vitesse moyenne angulaire au cours du cycle i+1,- Ω, +1 designates the average angular speed during the cycle i + 1,
- Ej Cos0j désigne la projection, sur la ligne de référence de repères afférant aux périodes angulaires de combustion, de la composante alternative E, de la vitesse angulaire instantanée des repères de mesure disposés sur la couronne solidaire du volant d’inertie du moteur, à la fréquence de combustion, au cycle i, et- Ej Cos0j designates the projection, on the reference line of references relating to the angular periods of combustion, of the alternative component E, of the instantaneous angular speed of the measurement references placed on the crown secured to the flywheel of the engine, at the combustion frequency, in cycle i, and
- a et b sont des constantes déterminées expérimentalement.- a and b are constants determined experimentally.
En d’autres termes, on a encore recours, pour déterminer la valeur réelle du couple moyen au cycle i+1, au principe du couplemètre logiciel, mais la composante Ej+i cos<t>i+i qui devrait normalement être utilisée lors du cycle i+1 est remplacée par la composante Ε,οοεΦί du cycle précédent. En revanche, on tient compte dans la formule du régime réel Ωί+Ί du cycle i+1. Le résultat du calcul de couple est ainsi très peu biaisé et l’on peut considérer que le résultat du calcul représente le couple rée avec une excellente précision.In other words, we still use the software torque principle to determine the real value of the average torque at cycle i + 1, but the component E j + i cos <t> i + i which should normally be used when cycle i + 1 is replaced by the component Ε, οοεΦί of the previous cycle. On the other hand, one takes into account in the formula of the real mode Ω ί + Ί of the cycle i + 1. The result of the torque calculation is thus very little biased and it can be considered that the result of the calculation represents the torque produced with excellent precision.
Selon un autre mode de réalisation de l’invention, on peut aussi déterminer le couple de combustion à partir de la mesure d’un capteur de pression de cylindre monté dans chacun des cylindres du moteur. Sur un quatrième intervalle de temps S4’, le temps moteur du troisième cycle i+1 débute avec la combustion déjà en cours, et la pression est élevée dès le passage du point mort haut.According to another embodiment of the invention, the combustion torque can also be determined from the measurement of a cylinder pressure sensor mounted in each of the engine cylinders. On a fourth time interval S4 ’, the engine time of the third cycle i + 1 begins with the combustion already in progress, and the pressure is high as soon as the top dead center is passed.
Au cours d’un cinquième intervalle de temps S5, le régime instantané R augmente, mais plus lentement qu’en l’absence de pré-allumage. Cette lenteur relative s’explique par le fait que, bien que le bras de levier augmente, la combustion du mélange dans le troisième cylindre est finissante. Le couple est plus faible que celui qu’on aurait pu attendre en l’absence de pré-allumage.During a fifth time interval S5, the instantaneous speed R increases, but more slowly than in the absence of pre-ignition. This relative slowness is explained by the fact that, although the lever arm increases, the combustion of the mixture in the third cylinder is finite. The torque is lower than that which could have been expected in the absence of pre-ignition.
Enfin, au cours du sixième intervalle de temps S6, on observe une diminution du régime instantané R. Le faible couple diminue jusqu’à la fin du temps moteur du cycle d’ordre i+1.Finally, during the sixth time interval S6, there is a decrease in the instantaneous speed R. The low torque decreases until the end of the motor time of the order cycle i + 1.
Finalement, la conséquence de ce profil de régime instantané pendant les intervalles de temps S4’, S5 et S6, est une diminution importante de l’estimation du couple moyen entre le cycle i et le cycle i+1.Finally, the consequence of this instantaneous speed profile during the time intervals S4 ’, S5 and S6, is a significant decrease in the estimate of the average torque between cycle i and cycle i + 1.
Sur les figures 2 et 3, on a également représenté les variations du régime moyen Ω sur chacun des trois cycles de combustion considérés.FIGS. 2 and 3 also show the variations in the average speed Ω over each of the three combustion cycles considered.
Sur la figure 2, on observe que le régime moyen Ω, ou vitesse de rotation moyenne Ω, reste constant d’un cycle de combustion à l’autre.In Figure 2, we observe that the average speed Ω, or average speed of rotation Ω, remains constant from one combustion cycle to the next.
En revanche, sur la figure 3, on observe que le régime moyen Ω diminue une première fois entre le cycle de combustion i et le cycle de combustion i+1, et une seconde fois entre le cycle de combustion i+1 et le cycle de combustion i+2.On the other hand, in Figure 3, we observe that the average speed Ω decreases a first time between the combustion cycle i and the combustion cycle i + 1, and a second time between the combustion cycle i + 1 and the combustion i + 2.
Sur la figure 4, on a représenté un organigramme illustrant un exemple d’algorithme permettant au calculateur de mettre l’invention en œuvre.In FIG. 4, there is shown a flowchart illustrating an example of an algorithm allowing the computer to implement the invention.
Cet algorithme est prévu pour démarrer, à l’étape E1, au démarrage de chaque cycle de combustion dans un cylindre 4. La durée de mise en œuvre de cet algorithme étant de trois cycles de combustion successifs, on comprend donc que l’algorithme sera à chaque instant mis en œuvre plusieurs fois en parallèle par le calculateur, de manière glissante.This algorithm is intended to start, in step E1, at the start of each combustion cycle in a cylinder 4. The duration of implementation of this algorithm being of three successive combustion cycles, it is therefore understood that the algorithm will be at each instant implemented several times in parallel by the computer, in a sliding manner.
A l’étape E2, le calculateur attend que se produisent les deux premiers cycles de combustion successifs /, i+1.In step E2, the computer waits for the first two successive combustion cycles /, i + 1 to occur.
Puis, l’étape E3 suivante permet de vérifier si les conditions de fonctionnement du moteur sont telles qu’il est possible d’établir un diagnostic.Then, the following step E3 makes it possible to check whether the operating conditions of the engine are such that it is possible to establish a diagnosis.
Cette étape consiste plus précisément à vérifier qu’au moins un paramètre de contrôle satisfait un critère de stabilité prédéterminé.This step consists more precisely in verifying that at least one control parameter satisfies a predetermined stability criterion.
Plus précisément ici, le calculateur vérifie que le régime de consigne Rc, la charge en air du moteur et l’avance à l’allumage satisfont, sur les deux premiers cycles de combustion successifs /, i+1, un critère de stabilité prédéterminé.More precisely here, the computer verifies that the setpoint speed Rc, the engine air charge and the ignition advance satisfy, on the first two successive combustion cycles /, i + 1, a predetermined stability criterion.
A titre d’exemple, ce critère peut être que la variation de chacun de ces paramètres de contrôle entre les deux premiers cycles de combustion successifs i, i+1 soit inférieure à 5%.As an example, this criterion can be that the variation of each of these control parameters between the first two successive combustion cycles i, i + 1 is less than 5%.
Si l’un au moins de ces paramètres de contrôle ne satisfait pas ce critère de stabilité, l’algorithme est interrompu.If at least one of these control parameters does not satisfy this stability criterion, the algorithm is interrupted.
Au contraire, si ces paramètres de contrôle satisfont tous le critère de stabilité, l’algorithme se poursuit en une étape E4.On the contrary, if these control parameters all satisfy the stability criterion, the algorithm continues in a step E4.
Au cours de cette étape E4, le calculateur acquiert :During this step E4, the computer acquires:
- une première valeur Oj du régime moyen Ω au cours du premier cycle de combustion /,- a first value Oj of the average speed Ω during the first combustion cycle /,
- une seconde valeur Qi+1 du régime moyen Ω au cours du second cycle de combustion i+1,- a second value Q i + 1 of the average speed Ω during the second combustion cycle i + 1,
- une valeur Cj+i du couple moyen C estimé par couplemètre logiciel au cours du deuxième cycle de combustion i+1.- a value Cj + i of the average torque C estimated by software torque meter during the second combustion cycle i + 1.
On utilise par exemple l’équation 1 que l’on transpose au cycle de rang i+1 :We use for example the equation 1 which we transpose to the cycle of rank i + 1:
Cj+i — -a Oj+i Ei+1 cos<Di+1 + b Oj+iCj + i - -a Oj + i E i + 1 cos <D i + 1 + b Oj + i
Au cours de l’étape E5 suivante, le calculateur détermine une valeur Créei,i+i d’un couple qui devrait être réellement obtenu lors du second cycle de combustion i+1. On peut pour cela utiliser l’équation 2 ou calculer un tel couple à partir de mesure de pression dans la chambre de combustion, grâce à un capteur de pression de cylindre spécifique.Au cours de l’étape E6 suivante, le calculateur calcule l’écart ΔΩ,+1 entre la première valeur Ω, et la seconde valeur Ω,+1 du régime moyen, selon la formule mathématique suivante :During the following step E5, the computer determines a value C r ée i, i + i of a torque which should actually be obtained during the second combustion cycle i + 1. We can do this using equation 2 or calculate such a torque from the pressure measurement in the combustion chamber, using a specific cylinder pressure sensor. In the following step E6, the computer calculates the difference ΔΩ, +1 between the first value Ω, and the second value Ω, +1 of the average speed, according to the following mathematical formula:
ΔΩί+ι = Ω| - Ωί+ιΔΩί + ι = Ω | - Ωί + ι
Puis, il compare cet écart ΔΩ,+ι avec un premier seuil de régime SOi+i.Then, it compares this difference ΔΩ, + ι with a first threshold of speed SO i + i.
Si cet écart ARj+i est inférieur ou égal au premier seuil de régime SOj+i, ce qui signifie qu’il n’y a pas eu de baisse sensible de régime moyen, l’algorithme se poursuit à l’étape E13.If this difference AR j + i is less than or equal to the first regime threshold SO j + i, which means that there has been no significant decrease in average regime, the algorithm continues at step E13.
Cette étape E13 consiste pour le calculateur à déduire qu’il n’y a pas de phénomène de pré-allumage dans le troisième cylindre.This step E13 consists for the computer in deducing that there is no pre-ignition phenomenon in the third cylinder.
Au contraire, si cet écart ΔΩί+1 est supérieur au premier seuil de régime SRj+i, ce qui signifie qu’il y a eu une baisse sensible de régime moyen, l’algorithme se poursuit en une étape E7.On the contrary, if this difference ΔΩ ί + 1 is greater than the first speed threshold SRj + i, which means that there has been a significant drop in average speed, the algorithm continues in a step E7.
Au cours de cette étape E7, le calculateur calcule l’écart ACi+i entre la valeur Cj+i du couple estimé par couplemètre logiciel et la valeur Créeij+i du couple réel, selon la formule mathématique suivante :During this step E7, the computer calculates the difference AC i + i between the value Cj + i of the torque estimated by software torque meter and the value C r éeij + i of the real torque, according to the following mathematical formula:
ACj+i = Cj+1 - Créel,i+1ACj + i = Cj + 1 - Creative, i + 1
Puis, il compare cet écart ΔΟ,+ι avec un premier seuil couple SCj+i.Then, it compares this difference ΔΟ, + ι with a first torque threshold SCj + i.
Si cet écart ΔΟ,+ι est inférieur ou égal au premier seuil de couple SCi+i, ce qui signifie qu’il n’y a pas eu de surestimation notable par le couplemètre logiciel du couple moyen développé au cycle i+1 , , l’algorithme se poursuit à l’étape E13.If this difference ΔΟ, + ι is less than or equal to the first torque threshold SCi + i, which means that there has been no significant overestimation by the software torque meter of the average torque developed in the cycle i + 1,, the algorithm continues at step E13.
Au contraire, si cet écart ACj+i est supérieur au premier seuil de couple SCj+i, ce qui signifie qu’il y a eu une surestimation marquée de la part du couplemètre logiciel, l’algorithme se poursuit par une étape E8.On the contrary, if this difference ACj + i is greater than the first torque threshold SCj + i, which means that there has been a marked overestimation on the part of the software torque meter, the algorithm continues with a step E8.
Au cours de cette étape E8, le calculateur attend que se produise le troisième des cycles de combustion successifs i+2.During this step E8, the computer waits for the third of the successive combustion cycles i + 2 to occur.
Puis, au cours de l’étape E9, il vérifie si les conditions de fonctionnement du moteur sont toujours telles qu’il est possible d’établir un diagnostic.Then, during step E9, it checks whether the engine operating conditions are still such that it is possible to establish a diagnosis.
Cette étape est identique à l’étape E3 précitée, et ne sera donc pas à nouveau décrite.This step is identical to the above-mentioned step E3, and will therefore not be described again.
Ainsi, si l’un au moins des paramètres de contrôle ne satisfait pas le critère de stabilité, l’algorithme est interrompu.Thus, if at least one of the control parameters does not satisfy the stability criterion, the algorithm is interrupted.
Au contraire, si ces paramètres de contrôle satisfont tous le critère de stabilité, l’algorithme se poursuit par une étape E10.On the contrary, if these control parameters all satisfy the stability criterion, the algorithm continues with a step E10.
Au cours de cette étape E10, le calculateur estime :During this step E10, the computer estimates:
- une troisième valeur Ωί+2 du régime moyen Ω au cours du troisième cycle de combustion i+2, et- a third value Ω ί + 2 of the average speed Ω during the third combustion cycle i + 2, and
- une troisième valeur Ci+2 du couple estimé par couplemètre logiciel au cours du troisième cycle de combustion i+2.- a third value C i + 2 of the torque estimated by software torque meter during the third combustion cycle i + 2.
On utilise par exemple l’équation 1 que l’on transpose au cycle de rang i+2 :We use for example the equation 1 which we transpose to the cycle of rank i + 2:
Cj+2 = - a'Qj+2 ' Εί+2 cos0j+2 + b Qj+2 2Puis, le calculateur calcule l’écart ΔΩί+2 entre la seconde valeur Oi+i et la troisième valeur Ω,+2 du régime moyen, selon la formule mathématique suivante :Cj + 2 = - a'Qj + 2 'Ε ί + 2 cos0j +2 + b Qj +2 2 Then, the computer calculates the difference ΔΩ ί + 2 between the second value O i + i and the third value Ω, + 2 of the average regime, according to the following mathematical formula:
ΔΩ|+2 = Ω|+-| - Ω|+2ΔΩ | +2 = Ω | + - | - Ω | +2
Il compare alors cet écart ΔΩί+2 avec un second seuil de régime SDi+2.It then compares this difference ΔΩ ί + 2 with a second speed threshold SD i + 2 .
Si cet écart ΔΩί+2 est inférieur ou égal au second seuil de régime 8Ωί+2, ce qui signifie qu’il n’y a pas eu de baisse sensible de régime moyen, l’algorithme se poursuit sur l’étape E13.If this difference ΔΩ ί + 2 is less than or equal to the second speed threshold 8Ωί +2 , which means that there has been no significant drop in average speed, the algorithm continues on step E13.
Au contraire, si cet écart ΔΩί+2 est supérieur ou égal au second seuil de régime 8Ωί+2, ce qui signifie qu’il y a eu une seconde baisse marquée de régime moyen, l’algorithme se poursuit à une étape E11.On the contrary, if this difference ΔΩ ί + 2 is greater than or equal to the second speed threshold 8Ωί +2 , which means that there has been a second marked drop in average speed, the algorithm continues at a step E11.
Au cours de cette étape E11, le calculateur calcule l’écart ΔΟ,+2 entre la seconde valeur Cj+i et la troisième valeur Cj+2 du couple estimé par couplemètre logiciel, selon la formule mathématique suivante :During this step E11, the computer calculates the difference ΔΟ, + 2 between the second value Cj + i and the third value Cj + 2 of the torque estimated by software torque meter, according to the following mathematical formula:
ACj+2 = Cj+1 - Cj+2ACj + 2 = Cj + 1 - Cj + 2
Il compare alors cet écart ACi+2 avec un second seuil de couple SCj+2·It then compares this difference AC i + 2 with a second torque threshold SCj +2 ·
Si cet écart ACi+2 est inférieur ou égal au second seuil de couple SCi+2, ce qui signifie qu’il n’y a pas eu de baisse sensible du couple estimé, if C, et l’algorithme se poursuit par l’étape E13.If this difference AC i + 2 is less than or equal to the second torque threshold SC i + 2 , which means that there has been no significant decrease in the estimated torque, if C, and the algorithm continues with step E13.
Au contraire, si cet écart ACj+2 est supérieur au second seuil de couple SCj+2, ce qui signifie qu’il y a eu une baisse notable du couple estimé par couplemètre logiciel, l’algorithme se poursuit par une étape E12.On the contrary, if this difference ACj + 2 is greater than the second torque threshold SCj + 2, which means that there has been a significant drop in the torque estimated by software torque meter, the algorithm continues with a step E12.
Cette étape E12 consiste pour le calculateur à déduire qu’il y a eu un phénomène de pré-allumage dans le troisième cylindre.This step E12 consists for the computer in deducing that there has been a phenomenon of pre-ignition in the third cylinder.
Dans ce cas, il est de préférence prévu une étape de correction des consignes du moteur pour éviter que ce phénomène se reproduise.In this case, there is preferably a step for correcting the engine setpoints to prevent this phenomenon from happening again.
Pour la mise en œuvre de l’algorithme représenté sur la figure 4, on utilise donc plusieurs seuils de régime et de couple SCi+i, SCj+2, SDi+1, SDi+2.For the implementation of the algorithm shown in FIG. 4, therefore, several speed and torque thresholds SC i + i, SCj +2 , SD i + 1 , SD i + 2 are used .
Ces seuils seront tous lus dans la cartographie enregistrée dans la mémoire morte. On notera qu’ils pourront varier en fonction des conditions de fonctionnement du moteur.These thresholds will all be read from the cartography recorded in the ROM. Note that they may vary depending on the engine operating conditions.
La présente invention n’est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté, mais l’homme du métier saura y apporter toute variante conforme à l’invention. On pourra notamment utiliser toute autre méthode connue de détermination du couple moyen de combustion par couplemètre logiciel, notamment les procédés décrits dans les publications FR-A1-2793558, EP-A15 0448603, etc.The present invention is not limited to the embodiment described and shown, but the skilled person will be able to make any variant according to the invention. We can in particular use any other known method of determining the average combustion torque by software torque meter, in particular the methods described in the publications FR-A1-2793558, EP-A15 0448603, etc.
Claims (7)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2017
- 2017-03-30 FR FR1752730A patent/FR3064679A1/en active Pending
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