EP0838583B1 - Dispositif de contrôle du fonctionnement d'un moteur diesel notamment de véhicule automobile - Google Patents

Dispositif de contrôle du fonctionnement d'un moteur diesel notamment de véhicule automobile Download PDF

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EP0838583B1
EP0838583B1 EP19970402543 EP97402543A EP0838583B1 EP 0838583 B1 EP0838583 B1 EP 0838583B1 EP 19970402543 EP19970402543 EP 19970402543 EP 97402543 A EP97402543 A EP 97402543A EP 0838583 B1 EP0838583 B1 EP 0838583B1
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    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
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    • F02D41/1497—With detection of the mechanical response of the engine
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    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F02D41/221—Safety or indicating devices for abnormal conditions relating to the failure of actuators or electrically driven elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

Definitions

  • the present invention relates to a device for checking the operation of a diesel engine, in particular motor vehicle.
  • Such a fault can be caused for example by a leaking injector on a single engine cylinder, which is particularly difficult to detect by the management system injection.
  • the object of the invention is therefore to resolve these problems in proposing a device to control the operation a diesel engine, in particular a motor vehicle, which is simple, reliable and which makes it possible to detect for example an injector fault with a reaction time adapted to the severity of this fault for the engine.
  • FIG. 1 we have shown in FIG. 1, in general, the structure of a functioning control device a diesel engine, in particular a motor vehicle.
  • the diesel engine is designated by the general reference 1 and the device according to the invention includes a vibration sensor, designated by the reference general 2, located anywhere on the engine of the vehicle, to detect the amplitude of its vibrations during its operation.
  • the output of this sensor is connected to a information processing constituted by any computer suitable, designated for example by the general reference 3 and associated with data storage means designated by the general reference 4, which will be described in more detail by the after.
  • the information processing unit 3 and the data storage means 4 can for example be integrated into a main control computer of the engine operation or in a dedicated dedicated computer to this function.
  • the vibration sensor designated by the reference general 2 can be a conventional type sensor allowing to detect the vibrations of the engine and constituted, for example, by an accelerometry sensor.
  • the senor is always designated by general reference 2 and the output of it is connected to signal processing means, designated by the general reference 5.
  • These processing means include, for example, means of amplification, filtering, rectification and / or integration, of classical type.
  • the output of these processing means 5 is connected to means, designated by the general reference 6, allowing establish time windows for amplitude reading vibrations, corresponding to certain operating phases of the engine and referenced on its operating cycle.
  • vibrations can, for example, be noted in a range of x degrees before top dead center (TDC) or to the corresponding top dead center of this cylinder.
  • means designated by the general reference 7 allowing to recognize for each reading time window, the corresponding cylinder of the motor, these means 7 receiving as input, for example, operating speed and operating load information engine.
  • the output of these recognition means 7 is connected, on the one hand, to means 8 of amplitude correction vibrations noted to take into account the distance separating each cylinder from the sensor, these means 8 receiving also the output of the establishment means 6 and other part, to calculation means designated by the general reference 9, which will be described in more detail below.
  • the correction means 8 make it possible to compensate signal level dispersions between cylinders, linked to their different distances from the sensor, a correction of gain being applied specifically to the amplitude of the vibrations of each cylinder of the engine by these correction means.
  • correction means 8 The output of these correction means 8 is connected to the calculation means 9 mentioned above but also to means of establishing reference values, designated by reference 10 in this figure.
  • the calculation means 9 are adapted for establish characteristic information IC of the operation of the motor, by dividing the amplitude of the vibrations associated with each cylinder of the engine by a reference value also associated with each cylinder thereof.
  • the reference value associated with each cylinder of the motor is delivered by the means 10 which make it possible to calculate the lowest moving average of the amplitude of vibrations noted for each cylinder, during cycles previous engine operation.
  • This characteristic operating information of the engine is then transmitted to designated analysis means by the general reference 11 in this figure, to determine information to control the operation of the engine.
  • these means of analysis include comparison means designated by the general reference 12, receiving as input the characteristic information IC of the engine operation and engine speed and operating load thereof, these means 12 being suitable for comparing characteristic IC information with a safety threshold which will be described in more detail by the continued, and if exceeded, read a number of laps maximum allowed of the engine, in storage means of corresponding data consisting, for example, of storage means designated by the general reference 4 on the figure 1.
  • comparison means 12 then deliver two information to control means designated by the reference general 13 in this figure, namely information security threshold violation and information maximum permissible number of engine revolutions, to allow these means 13 for controlling a cut-off of at least the cylinder correspondent of the engine, when the characteristic information always exceeds the safety threshold and the number of maximum permissible engine revolutions are reached, in order to avoid any degradation of it.
  • the means of analysis process two pieces of information, namely a safety threshold being exceeded on a cylinder being analyzed and the number of revolutions maximum allowed of the motor to determine or not a cut of this cylinder or possibly of the engine.
  • the safety threshold and the maximum number of turns authorized engine can, as previously stated, be stored in data storage means which include, for different operating regimes and loads of the motor, a protection curve of it allowing to determine the maximum authorized number of turns of the motor according to the characteristic operating information of the engine and established from a predetermined curve engine breakage, as illustrated in the Figures 3 to 5.
  • the safety threshold can correspond to the asymptote horizontal of this protection curve like this is illustrated.
  • the device according to the invention has a number of advantages in that where it ensures optimal and immediate protection of the cylinder or engine, in case of malfunction, by example of the injection system of this one, and this with a reduced level of false detections.

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Description

La présente invention concerne un dispositif de contrôle du fonctionnement d'un moteur Diesel, notamment de véhicule automobile.
On sait que le couple que fournit un moteur Diesel dépend principalement de la quantité de carburant qui est injectée dans celui-ci. Cependant, une mauvaise maítrise de cette quantité injectée ou du moment à laquelle elle est injectée, peut endommager gravement le moteur.
Un tel défaut peut être provoqué par exemple par un injecteur fuyard sur un seul cylindre du moteur, ce qui est particulièrement difficile à détecter par le système de gestion de l'injection.
En particulier, on a développé dans l'état de la technique, un système d'injection pour moteur Diesel par alimentation commune des injecteurs, appelé "COMMON RAIL", grâce auquel les différents injecteurs du moteur sont alimentés par une pression de carburant permanente.
Cependant dans un tel système, il est extrêmement difficile de détecter un défaut quelconque de fonctionnement par exemple d'un injecteur, ce qui peut provoquer des dégradations relativement importantes du moteur, voire la casse de celui-ci (voir JP-A-60 026 164).
Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes en proposant un dispositif de contrôle du fonctionnement d'un moteur Diesel, notamment de véhicule automobile, qui soit simple, fiable et qui permette de détecter par exemple un défaut d'injecteur avec un temps de réaction adapté à la gravité de ce défaut pour le moteur.
A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de contrôle du fonctionnement d'un moteur Diesel, notamment de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte :
  • des moyens de relevé de l'amplitude des vibrations du moteur lors de certaines phases de son cycle de fonctionnement, comprenant un capteur de vibrations du moteur, des moyens de traitement du signal de sortie de ce capteur, des moyens d'établissement de fenêtres temporelles de relevé de l'amplitude des vibrations, correspondant auxdites phases de fonctionnement du moteur et référencées sur son cycle de fonctionnement, des moyens de reconnaissance pour chaque fenêtre temporelle de relevé, du cylindre correspondant du moteur et des moyens de correction de l'amplitude des vibrations relevées pour tenir compte de la distance séparant les cylindres du capteur,
  • des moyens d'établissement d'une information caractéristique du fonctionnement du moteur, en divisant l'amplitude de ces vibrations par une valeur de référence, délivrée par des moyens de calcul de la plus faible moyenne glissante de l'amplitude des vibrations relevées pour chaque cylindre, lors de cycles précédents du fonctionnement du moteur, et
  • des moyens d'analyse de cette information caractéristique du fonctionnement du moteur, pour en déterminer une information de contrôle du fonctionnement de celui-ci, recevant des informations de régime et de charge de fonctionnement de celui-ci et comprenant des moyens de comparaison, pour le régime et la charge donnés, de l'information caractéristique du fonctionnement du moteur avec un seuil de sécurité pour, en cas de dépassement, lire un nombre de tours maximal autorisé du moteur dans des moyens de stockage de données correspondantes et des moyens de coupure d'au moins le cylindre correspondant du moteur, lorsque l'information caractéristique dépasse toujours le seuil de sécurité et que le nombre de tours maximal autorisé du moteur est atteint.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels:
  • la figure 1 représente un schéma synoptique illustrant la structure générale d'un dispositif de contrôle selon l'invention,
  • la figure 2 représente un schéma synoptique illustrant les différents moyens entrant dans la constitution d'un tel dispositif, et
  • les figures 3, 4 et 5 représentent différents graphiques illustrant la détermination d'une courbe de protection d'un moteur, utilisée dans un dispositif de contrôle selon l'invention.
On a représenté sur la figure 1, de façon générale, la structure d'un dispositif de contrôle du fonctionnement d'un moteur Diesel, notamment de véhicule automobile.
Sur cette figure, le moteur Diesel est désigné par la référence générale 1 et le dispositif selon l'invention comporte un capteur de vibrations, désigné par la référence générale 2, implanté dans un endroit quelconque du moteur du véhicule, pour relever l'amplitude des vibrations de celui-ci lors de son fonctionnement.
La sortie de ce capteur est reliée à une unité de traitement d'informations constituée par tout calculateur approprié, désignée par exemple par la référence générale 3 et associée à des moyens de stockage de données désignés par la référence générale 4, qui seront décrits plus en détail par la suite.
Comme cela sera également décrit plus en détail par la suite, ces différents moyens permettent d'analyser le fonctionnement du moteur pour en déterminer une information de contrôle du fonctionnement de celui-ci.
On notera que l'unité de traitement d'informations 3 et les moyens de stockage de données 4 peuvent par exemple être intégrés dans un calculateur de contrôle principal du fonctionnement du moteur ou dans un calculateur dédié spécifiquement à cette fonction.
Le capteur de vibrations désigné par la référence générale 2 peut, quant à lui, être un capteur de type classique permettant de relever les vibrations du moteur et constitué, par exemple, par un capteur d'accélérométrie.
On a illustré sur la figure 2, les différents moyens de traitement du signal de sortie d'un tel capteur.
Sur cette figure 2, le capteur est toujours désigné par la référence générale 2 et la sortie de celui-ci est reliée à des moyens de traitement de signal, désignés par la référence générale 5.
Ces moyens de traitement comprennent, par exemple, des moyens d'amplification, de filtrage, de redressement et/ou d'intégration, de type classique.
La sortie de ces moyens de traitement 5 est reliée à des moyens, désignés par la référence générale 6, permettant d'établir des fenêtres temporelles de relevé de l'amplitude des vibrations, correspondant à certaines phases de fonctionnement du moteur et référencées sur son cycle de fonctionnement.
En effet, ces moyens permettent de relever, pour certaines plages de fonctionnement de chaque cylindre du moteur, l'amplitude des vibrations correspondantes.
Ces vibrations peuvent, par exemple, être relevées dans une plage s'étendant de x degrés avant le point mort haut (PMH) ou jusqu'au point mort haut correspondant de ce cylindre.
Ceci permet d'augmenter la sensibilité du dispositif en augmentant le rapport signal sur bruit par échantillonnage.
Comme cela est représenté sur la figure 2, il est également prévu dans ce dispositif, des moyens désignés par la référence générale 7, permettant de reconnaítre pour chaque fenêtre temporelle de relevé, le cylindre correspondant du moteur, ces moyens 7 recevant en entrée, par exemple, des informations de régime et de charge de fonctionnement du moteur.
La sortie de ces moyens de reconnaissance 7 est reliée, d'une part, à des moyens 8 de correction de l'amplitude des vibrations relevées pour tenir compte de la distance séparant chaque cylindre du capteur, ces moyens 8 recevant également la sortie des moyens d'établissement 6 et d'autre part, à des moyens de calcul désignés par la référence générale 9, qui seront décrits plus en détail par la suite.
Les moyens de correction 8 permettent de compenser les dispersions de niveau de signal entre cylindres, liées à leurs différents éloignements du capteur, une correction de gain étant appliquée spécifiquement à l'amplitude des vibrations de chaque cylindre du moteur par ces moyens de correction.
La sortie de ces moyens de correction 8 est reliée aux moyens de calcul 9 évoqués précédemment mais également à des moyens d'établissement de valeurs de référence, désignés par la référence 10 sur cette figure.
En fait, les moyens de calcul 9 sont adaptés pour établir une information caractéristique IC du fonctionnement du moteur, en divisant l'amplitude des vibrations associées à chaque cylindre du moteur par une valeur de référence également associée à chaque cylindre de celui-ci.
Dans l'exemple de réalisation décrit sur cette figure, la valeur de référence associée à chaque cylindre du moteur, est délivrée par les moyens 10 qui permettent de calculer la plus faible moyenne glissante de l'amplitude des vibrations relevées pour chaque cylindre, lors de cycles précédents de fonctionnement du moteur.
On conçoit alors que, en sortie des moyens de calcul 9, on dispose d'une information caractéristique IC du fonctionnement du moteur associée à chaque cylindre et obtenue par division de l'amplitude des vibrations correspondantes par une valeur de référence correspondante.
Cette information caractéristique du fonctionnement du moteur est ensuite transmise à des moyens d'analyse désignés par la référence générale 11 sur cette figure, pour en déterminer une information de contrôle du fonctionnement du moteur.
En particulier, ces moyens d'analyse comprennent des moyens de comparaison désignés par la référence générale 12, recevant en entrée l'information caractéristique IC du fonctionnement du moteur et des informations de régime et de charge de fonctionnement de celui-ci, ces moyens 12 étant adaptés pour comparer l'information caractéristique IC avec un seuil de sécurité qui sera décrit plus en détail par la suite, et en cas de dépassement, lire un nombre de tours maximal autorisé du moteur, dans des moyens de stockage de données correspondantes constitués, par exemple, par les moyens de stockage désignés par la référence générale 4 sur la figure 1.
Ces moyens de comparaison 12 délivrent alors deux informations à des moyens de commande désignés par la référence générale 13 sur cette figure, à savoir une information de dépassement de seuil de sécurité et une information de nombre de tours maximal autorisé du moteur, pour permettre à ces moyens 13 de commander une coupure d'au moins le cylindre correspondant du moteur, lorsque l'information caractéristique dépasse toujours le seuil de sécurité et que le nombre de tours maximal autorisé du moteur est atteint, afin d'éviter toute dégradation de celui-ci.
On conçoit alors que les moyens d'analyse traitent deux informations, à savoir un dépassement de seuil de sécurité sur un cylindre en cours d'analyse et le nombre de tours maximal autorisé du moteur pour déterminer ou non une coupure de ce cylindre ou éventuellement du moteur.
Le seuil de sécurité et le nombre de tours maximal autorisé du moteur peuvent, comme cela a été indiqué précédemment, être stockés dans des moyens de stockage des données qui comprennent, pour différents régimes et charges de fonctionnement du moteur, une courbe de protection de celui-ci permettant de déterminer le nombre de tours maximal autorisé du moteur en fonction de l'information caractéristique du fonctionnement du moteur et établie à partir d'une courbe prédéterminée de casse du moteur, comme cela est illustré sur les figures 3 à 5.
En effet, on peut, comme cela est illustré sur la figure 3, établir et reporter sur un graphique, une zone de casse du moteur en surveillant des paramètres PTM directement représentatifs de la tenue du moteur tels que, par exemple, la pression et la température.
A partir de cette zone de casse du moteur, on peut, pour un régime et une charge donnés, établir un signal caractéristique de fonctionnement acceptable comme celui illustré sur la figure 4, en prenant une certaine marge de sécurité par rapport à la zone de casse du moteur. On conçoit alors que, au-delà de la courbe illustrée sur cette figure 4, les risques de casse du moteur ne sont pas acceptables.
A partir de cette courbe de limite de casse du moteur, il est possible d'établir une courbe de protection de celui-ci, comme celle illustrée sur la figure 5, cette courbe de protection représentant le nombre de tours maximal autorisé du moteur en fonction de l'information caractéristique IC du fonctionnement de celui-ci.
Le seuil de sécurité peut correspondre à l'asymptote horizontale de cette courbe de protection comme cela est illustré.
En fait, ces différentes informations sont établies suivant des essais du moteur lors du développement de celui-ci, ces essais permettant de déterminer les limites de tenue du moteur en fonction du niveau du signal issu du capteur de vibrations.
On conçoit alors que le dispositif selon l'invention présente un certain nombre d'avantages dans la mesure où il permet d'assurer une protection optimale et immédiate du cylindre ou du moteur, en cas de défaut de fonctionnement, par exemple du système d'injection de celui-ci, et ce avec un niveau réduit de fausses détections.
Bien entendu, différents modes de réalisation de ce dispositif peuvent être envisagés.

Claims (4)

  1. Dispositif de contrôle du fonctionnement d'un moteur Diesel, notamment de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte :
    des moyens de relevé de l'amplitude des vibrations du moteur lors de certaines phases de son cycle de fonctionnement, comprenant un capteur (2) de vibrations du moteur, des moyens (5) de traitement du signal de sortie de ce capteur, des moyens (6) d'établissement de fenêtres temporelles de relevé de l'amplitude des vibrations, correspondant auxdites phases de fonctionnement du moteur et référencées sur son cycle de fonctionnement, des moyens (7) de reconnaissance pour chaque fenêtre temporelle de relevé, du cylindre correspondant du moteur et des moyens (8) de correction de l'amplitude des vibrations relevées pour tenir compte de la distance séparant les cylindres du capteur,
    des moyens (9) d'établissement d'une information caractéristique (IC) du fonctionnement du moteur, en divisant l'amplitude de ces vibrations par une valeur de référence, délivrée par des moyens de calcul (10) de la plus faible moyenne glissante de l'amplitude des vibrations relevées pour chaque cylindre, lors de cycles précédents du fonctionnement du moteur, et
    des moyens (11) d'analyse de cette information caractéristique (IC) du fonctionnement du moteur, pour en déterminer une information de contrôle du fonctionnement de celui-ci, recevant des informations de régime et de charge de fonctionnement de celui-ci et comprenant des moyens (12) de comparaison, pour le régime et la charge donnés, de l'information caractéristique (IC) du fonctionnement du moteur avec un seuil de sécurité pour, en cas de dépassement, lire un nombre de tours maximal autorisé du moteur dans des moyens de stockage de données correspondantes (4) et des moyens (13) de coupure d'au moins le cylindre correspondant du moteur, lorsque l'information caractéristique (IC) dépasse toujours le seuil de sécurité et que le nombre de tours maximal autorisé du moteur est atteint.
  2. Dispositif de contrôle selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de coupure (13) sont adaptés pour couper le moteur.
  3. Dispositif de contrôle selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de stockage de données (4) comprennent, pour différents régimes et charges de fonctionnement du moteur, une courbe de protection du moteur, permettant de déterminer le nombre de tours maximal autorisé du moteur en fonction de l'information caractéristique du fonctionnement de celui-ci et établie à partir d'une courbe prédéterminée de casse du moteur obtenue par essais du moteur.
  4. Dispositif de contrôle selon la revendication 3, caractérisé en ce que le seuil de sécurité correspond à l'asymptote horizontale de la courbe de protection.
EP19970402543 1996-10-28 1997-10-27 Dispositif de contrôle du fonctionnement d'un moteur diesel notamment de véhicule automobile Expired - Lifetime EP0838583B1 (fr)

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