EP1595066A1 - Procede de detection de rates de combustion par filtrage - Google Patents

Procede de detection de rates de combustion par filtrage

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Publication number
EP1595066A1
EP1595066A1 EP04709994A EP04709994A EP1595066A1 EP 1595066 A1 EP1595066 A1 EP 1595066A1 EP 04709994 A EP04709994 A EP 04709994A EP 04709994 A EP04709994 A EP 04709994A EP 1595066 A1 EP1595066 A1 EP 1595066A1
Authority
EP
European Patent Office
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engine
index
function
value
time
Prior art date
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Ceased
Application number
EP04709994A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Alain Rossignol
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Automotive France SAS
Original Assignee
Siemens VDO Automotive SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens VDO Automotive SAS filed Critical Siemens VDO Automotive SAS
Publication of EP1595066A1 publication Critical patent/EP1595066A1/fr
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00—Testing of engines
    • G01M15/04—Testing internal-combustion engines
    • G01M15/11—Testing internal-combustion engines by detecting misfire
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1497—With detection of the mechanical response of the engine
    • F02D41/1498—With detection of the mechanical response of the engine measuring engine roughness
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00—Testing of engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/10—Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
    • F02D2200/1015—Engines misfires

Definitions

  • the present invention relates to a method of detecting misfire (or partial combustion) of an air / fuel mixture in the cylinders of an internal combustion engine, in particular an engine propelling a motor vehicle, this method providing that, preferably during each combustion phase of this mixture in any one of the engine cylinders, an index representative of the engine operating irregularities is calculated.
  • Combustion irregularities in an internal combustion engine are useful to diagnose because they reveal various disorders that can affect engine operation.
  • the FR-A-2 patent is known. 689 934 such a method, intended more particularly for such a diagnosis during an operation of the engine at medium and high revs.
  • sets of time differences ⁇ tj separating predetermined angular positions of the crankshaft are then calculated, from a linear combination of time differences of the whole, a "critical parameter", or “index”, representative of the variations in the engine rotation speed (crankshaft) during this combustion phase and this index is compared to a fault threshold to diagnose the possible occurrence of 'a misfire.
  • FR-A-2 718 489 Also known from FR-A-2 718 489 is a method of the type described in FR-A-2 689 934, but improved so as to eliminate disturbances in the diagnosis by variations in the geometry of the target.
  • a parameter proving to be well suited to detection at low engine speed is not very sensitive to these high amplitude oscillations, but itself has a low sensitivity to variations in speed characteristic of an absence of combustion at high engine speed.
  • the invention aims to provide a solution to the above drawbacks: - by significantly reducing the development times necessary for carrying out a reliable detection process,
  • G (t) Ut) - l n (t), with l n (t) function of l n (t) and l n ⁇ ⁇ (t) and corresponding to a value representative of the index l n (t) after exclusion and / or weighting of the values of this index outside a predetermined admissible deviation (BC).
  • the index l n (t) could correspond to an estimated value of the engine torque, at a given moment in the cycle n.
  • , with E n (t) l n (t) - l n ⁇ ⁇ (t), / being an operating cycle different from
  • the coefficient a will also be a linear function of the engine ⁇ N / N dynamics, N being the engine speed, and l n ⁇ i (t) will be a filtered estimate, for example an average of previous events in which the extraordinary events (leading in particular to function values E n
  • n and / be two identical times, preferably two combustion times, of two successive cycles or separated from each other by at most five successive cycles (see on this point comments for engine cycles other than four-cylinder).
  • the width of this "confidence band” BC will be a function of the variance of the function G (t).
  • the invention provides that the inhibition of misfire diagnosis is supplemented by the opening of a time window (fixed period of time initiated by the detection of taxiing on an irregular surface) during which no misfire recording combustion is not carried out, since then this event is due to the driving conditions and not to an engine malfunction.
  • This time window continues as long as the engine control detects taxiing on an irregular surface.
  • the index l n (t) be calculated from a linear combination of at least two elementary indices (h, l 2 , I3, ...) each representative of the engine operating irregularities in an operating domain ( ⁇ C, ⁇ N) predetermined engine (i.e. for a speed and a load obtained under substantially identical operating conditions on a reference engine), the elementary indices, (h, I2,, ... ) being weighted, in the combination, by predetermined relevance coefficients ( ⁇ , ⁇ , ⁇ , ...) obtained therefore also under substantially identical operating conditions on a reference engine.
  • cycle corresponds to the time interval separating two top active dead centers from a cylinder, a “top active dead center” (PMHA) corresponding to the angular position of the crankshaft which precedes the expansion of the gases, i.e. the minimum distance between the piston and the top of the cylinder head of this engine.
  • PMHA top active dead center
  • FIG. 1 is a flow diagram showing steps of a method in accordance with that of the invention
  • FIG. 2 is a graph useful for the description of the diagnosis that is established in accordance with the method of the invention.
  • the method according to the invention uses signals conventionally delivered by a position sensor 1, with magnetic reluctance for example, sensitive to the movement of the teeth of a toothed wheel 2, or target, fixed on the 'output shaft of an internal combustion engine (not shown).
  • the angular position sensor 1 is thus subject to a fixed part of the engine opposite the wheel 2 which is therefore secured to the crankshaft.
  • the wheel carries a series of identical regularly spaced teeth and a singular tooth (for example, of width equal to three common teeth) whose absolute position is perfectly known with respect to the crankshaft.
  • This sensor delivers a signal containing, at each revolution of the crankshaft, data on the angular position corresponding to the passage of each current tooth and absolute position information corresponding to the passage of the singular tooth.
  • This data can consist of a series of pulses, after shaping in electronic processing means associated with the sensor.
  • the absolute position data make it possible to know the position of the active high dead centers.
  • a counter receives the signal Se and delivers values of time difference ⁇ t-i, ⁇ t 2 , ... by a measurement of the times thus separating the passage of predetermined teeth in front of the sensor. These time differences are stored in a memory of the computer provided on the vehicle and processed by the latter.
  • These calculation means are programmed to group the time difference values into sets of samples ⁇ t-i, ⁇ t 2 , ... from which the critical parameter is calculated.
  • this critical parameter or index
  • this index is representative of the variations in the instantaneous speed of rotation of the engine at the instant of the chosen cycle (preferably a reference instant of the combustion phase), relative to the average speed between two top dead centers consecutive assets, for example.
  • the calculated index takes the form of a linear combination of time differences ⁇ tj (acquired in step 3) separating predetermined angular positions of the crankshaft of the engine noted therefore thanks to the signal delivered by the sensor 1.
  • a series of measurements of time differences for example angularly distributed on either side of a reference position, is carried out with a view to obtaining the above-mentioned set of samples ⁇ ti on said window, after what, for each set of samples a linear combination of these measured ⁇ tj values is carried out, so as to obtain the index concerned (step 5).
  • a specific instant for example the “combustion center” positioned a few degrees - depending on the type of engine concerned - after PMHA) is monitored by determining, by linear combinations simple, a parameter representative of the variation of the instantaneous speed of the motor, that is to say the acceleration, at this instant.
  • this parameter is only an elementary index, the "general" index (still) more representative (called l n (t)) then being a linear combination of at least two elementary indices, such that (t), l 2 (t), l 3 (t), each adapted to a particular engine operating domain, defined by intervals of particular variations ⁇ C of the load C, and ⁇ N of the speed N of this engine, each elementary index therefore being obtained from measurement of time differences separating predetermined angular positions of the rotating part secured to the crankshaft.
  • step 4 of the flow diagram of FIG. 1 while the vehicle is in current use, the different indices (t), l 2 (t), l 3 (t) can be calculated. ., cited above.
  • ⁇ , ⁇ , ⁇ are "relevance" coefficients taken from a memory unit (table) where these coefficients were stored after bench tests as a function of the load C and of the engine speed N.
  • These coefficients weight, in the expression of l n (t), the associated indices according to the greater or lesser proximity of the instantaneous operating point (C, N) (current) of the motor, with respect to the operating range ( ⁇ C, ⁇ N) associated with each elementary index.
  • the charge can be measured by any conventional means
  • Step 6 we then calculate a function E n (t) such that taking into account that in our example, we took into account the values of the indices l n (t) and l n- ⁇ (t) on two successive cycles (n-1 and n).
  • I n - ⁇ (t) is a filtered value, after passing through a non-linear digital filter.
  • I n- ⁇ (t) can for example be an average of the preceding samples, it being understood that the extraordinary values, that is to say those deviating (outside of a range of authorized values) from the normally expected value, are either excluded from the calculation, or weighted so as to reduce their effect on l n-1 (t).
  • the weighting coefficient a is then used to calculate in step 8 the value, always at time j of the cycle n in question, of
  • Tn (t) Tn_ ⁇ (t) + a x E plausible(t).
  • step 10 the value (possibly the absolute value) of this observation function is compared with a threshold value S, a function of the speed N and of the load C of the engine at the instant concerned of the cycle in question.
  • the value of the threshold S is typically established by bench tests, so that an overshoot of the threshold by the function G (t) certainly corresponds, at the instant of this overshoot, to the occurrence of a misfire (RC), thus diagnosed (in step 11).
  • the fault threshold S to which the critical parameter G (t) is compared could be calculated from the engine speed and load.
  • Another solution consists in carrying out and memorizing, during the preliminary bench tests, a mapping of fault thresholds, providing a fault threshold value for each engine speed and each average load applied. At each cycle, while the vehicle is moving normally (and in particular, by a classic measurement at each top dead center), the current engine speed and the average current load applied are then detected and extracted from the memory unit the corresponding fault threshold in order to carry out the comparison mentioned above.
  • mapping of fault thresholds may have been defined beforehand on a bench by artificially causing a combustion fault at predefined speeds and loads, by carrying out the aforementioned measurements of time differences ( ⁇ tj) and by calculating the index or indices corresponding reviews, and also memorizing part of these indices as fault threshold (s).
  • a threshold overshoot, at a particular cycle i, is illustrated by the reference point RC in FIG. 2 where a possible graph of evolution of the threshold S has been represented, over time (or according to the succession of cycles), in function of changes in engine speed N and engine load C.
  • cycle n If, in cycle n (see FIG. 2, point referenced Rl n and test step 12 in FIG. 1), the function of
  • the final RI diagnosis (step 15) is issued.
  • the anomaly detected is then due to the rolling of the vehicle powered by this engine on an irregular surface, rolling which causes a rise in forces on the crankshaft of the engine, disturbing the regularity of rotation of the latter.
  • an index FR is activated (memory passing from the value 0 to the value 1 for example).
  • This index allows the computer to trigger a time window of a fixed duration, for example 300 ms, during which no RC diagnosis (combustion fault) will be carried out and recorded (step 11), since the computer has highlighted that the reason for the extraordinary event is rolling on an uneven surface.
  • the point RC n + ⁇ (FIG. 2) of the cycle n + 1 immediately following the cycle n will not be recorded as a misfire.
  • a succession of RI diagnostics is generated, which inhibits step 11 and initializes as many times the FR index, thus extending the duration of the time window during which the RC diagnosis is not recorded.
  • the computer will continue its operations and checks, and as soon as two consecutive values are no longer indicative of a run on an irregular surface, the misfire diagnosis can be put back in place, once elapsed the time window generated by the index FR.

Abstract

Procédé de détection de ratés de combustion d'un moteur à combustion interne fonctionnant à deux temps ou à quatre temps, ou a) lors de certaines des phases de combustion un des cylindres, à un instant (t) on calcule un indice ln (t) représentatif d'irrégularités du moteur, b) pendant que le moteur fonctionne, et à partir de l'indice ln (t), on calcule une fonction d'observation G (t) fonction entre ladite de l'indice ln (t) et une valeur estimée de référence īn ± i (t) de cet indice à un instant différent, c) on compare G (t) à un seuil (S), fonction de la charge (C) et/ou du régime (N) du moteur, et d) on diagnostique un raté de combustion quand la valeur de G (t) dépasse le seuil (S) ou: la fonction d'observation G (t) est telle que G (t) = īn (t) - ln (t), avec īn (t) fonction de ln (t) et īn ± i (t) représentant l'indice ln (t) après pondération des valeurs de cet indice extérieures à un écart admissible (BC) prédéterminé, préalablement au calcul de la fonction G(t), on calcule. Et (t), écart entre ladite valeur à l'instant t de l'indice ln (t) et la valeur de référence īn ±i (t) de cet indice à un instant différent.

Description

PROCEDE DE DETECTION DE RATES DE COMBUSTION PAR FILTRAGE
La présente invention est relative à un procédé de détection de ratés de combustion (ou combustion partielle) d'un mélange air/carburant dans les cylindres d'un moteur à combustion interne, notamment un moteur propulsant un véhicule automobile, ce procédé prévoyant que, de préférence lors de chaque phase de combustion de ce mélange dans l'un quelconque des cylindres du moteur, on calcule un indice représentatif des irrégularités de fonctionnement du moteur.
Les irrégularités de combustion, dans un moteur à combustion interne, sont utiles à diagnostiquer car elles révèlent divers désordres susceptibles d'affecter le fonctionnement du moteur.
On connaît du brevet FR-A-2. 689 934 un tel procédé, destiné plus particulièrement à un tel diagnostic lors d'un fonctionnement du moteur à moyen et haut régimes. Suivant ce procédé, lors de chaque phase de combustion dans l'un quelconque des cylindres, on mesure des ensembles d'écarts temporels Δtj séparant des positions angulaires prédéterminées du vilebrequin, on calcule ensuite, à partir d'une combinaison linéaire des écarts temporels de l'ensemble, un "paramètre critique", ou "indice", représentatif des variations de la vitesse de rotation du moteur (vilebrequin) pendant cette phase de combustion et on compare cet indice à un seuil de défaut pour diagnostiquer l'occurrence éventuelle d'un raté de combustion.
Pour mesurer les écarts temporels précités qui séparent différentes positions angulaires, une pièce tournante (ou cible) solidaire du vilebrequin est utilisée
On connaît aussi de FR-A-2 718 489 un procédé du type décrit dans FR-A-2 689 934, mais perfectionné de manière à éliminer des perturbations du diagnostic par des variations de la géométrie de la cible.
On connaît encore des procédés du même type, modifiés de manière à empêcher qu'une "remontée" d'efforts, résultant de la circulation d'un véhicule propulsé par le moteur sur une surface à géométrie irrégulière, ne vienne perturber le diagnostic, et ceci sans utilisation d'un capteur dédié à la détection de tels efforts. Les solutions jusqu'à présent proposées présentent malgré tout des inconvénients qui constituent une limitation difficilement acceptable dans le cadre d'une fonction de discrimination de mauvaise combustion d'un moteur.
Tout d'abord, si l'utilisation d'un indice représentatif des variations de la vitesse de rotation du moteur pendant les phases de combustion est effectivement appropriée, le paramètre le mieux adapté à la détection des ratés de combustion à haut régime du moteur s'avère sensible aux oscillations de forte amplitude, bruits et à-coups retransmis typiquement au vilebrequin par la chaîne de transmission, lors de l'utilisation courante d'un véhicule. Ces perturbations peuvent typiquement être la conséquence d'à-coups d'embrayage ou d'une circulation sur une mauvaise route. Ceci peut de toute façon amener à une discrimination inappropriée des ratés de combustion, suivant l'intensité des perturbations, en particulier à bas régime du moteur.
Inversement, un paramètre s'avérant bien adapté à la détection à bas régime du moteur est peu sensible à ces oscillations de forte amplitude, mais présente lui-même une sensibilité faible aux variations de vitesse caractéristiques d'une absence de combustion à haut régime.
Face à cela, on a déjà envisagé la sélection d'un paramètre parmi plusieurs, selon les conditions d'utilisation du moteur, c'est-à-dire en utilisation "courante". Toutefois, dans ce cas, à chaque modification de ces conditions d'utilisation, une séquence de réinitialisation du procédé de diagnostic est nécessaire et peut entraîner une inhibition provisoire de celui-ci. La multiplication de ces séquences de fonctionnement/réinitialisation autour d'un seuil de régime ou de charge du moteur, lors d'une oscillation ou d'une situation transitoire de charge, peut interrompre en outre le diagnostic pendant un intervalle de temps relativement long.
On peut aussi noter que les "paramètres critiques" ou "indices" des procédés de la technique antérieure évoqués ci-dessus, ainsi que les algorithmes de détection qui en font usage, s'avèrent efficaces seulement dans certaines conditions de charge et de régime du moteur et/ou seulement pour certains types de défauts de combustion. On peut en effet distinguer à cet égard les ratés de combustion erratiques, les ratés de combustion systématiques (affectant par exemple un même cylindre) et diverses séquences de ratés de combustion affectant des cylindres différents, par exemple. A noter encore que, par exemple dans FR-A-2 689 934, le paramètre utilisé peut dans certaines conditions être amené à effectuer une discrimination inappropriée de vrais et faux ratés de combustion si un défaut d'adaptation à la cible se révèle, comme par exemple le cas d'une dérive incontrôlée du capteur associé au vilebrequin.
On pourrait être tenté de pallier ces inconvénients en multipliant les processus de diagnostic, chacun étant adapté à un domaine de fonctionnement particulier du moteur, ou au filtrage d'une cause de perturbation particulière des diagnostics. Cette approche est cependant lourde et coûteuse, aussi bien en temps de mise au point de ces processus de diagnostic qu'en temps de calcul, lors de l'exécution de ces processus complexes.
C'est dans ce contexte que l'invention a pour but d'apporter une solution aux inconvénients qui précèdent : - en réduisant notablement les temps de mise au point nécessaires à la réalisation d'un processus de détection fiable,
- en sécurisant le diagnostic de détection en cas de dérive incontrôlée d'un composant,
- en correspondant étroitement aux conditions moyennes réelles du moteur, et en autorisant ainsi un diagnostic pendant plus de 90 % du temps d'utilisation de ce moteur,
- en évitant l'adjonction d'un capteur qui serait sinon nécessaire pour décrire l'état de la chaussée,
- en ne suspendant le diagnostic que durant le temps strictement nécessaire à la disparition du phénomène perturbant,
- en réagissant rapidement, avant l'apparition du défaut critique, et en ne nécessitant pas d'effacement rétroactif des défauts détectés et stockés en mémoire,
- en sécurisant le diagnostic de détection des irrégularités de combustion pour l'essentiel au moins des cas limites non répertoriés, par inhibition intrinsèque prenant en compte des éléments d'indice de confiance, de bande de confiance et de seuil, comme indiqué ci-après.
C'est ainsi que l'on atteint une partie au moins des buts évoqués ci- avant, en utilisant un procédé de détection dans lequel : a) lors de certaines au moins des phases de combustion dans l'un au moins des cylindres, à un instant (t) des cycles de fonctionnement du moteur, on calcule une valeur courante d'un indice ln (t) représentatif d'irrégularités de fonctionnement dans le temps du moteur, b) pendant que le moteur fonctionne, et à partir de la valeur courante à l'instant t de l'indice ln (t), on calcule la valeur courante au même instant t d'une fonction d'observation G (t) fonction d'un écart instantané entre ladite valeur courante à l'instant t de l'indice ln (t) et une valeur estimée de référence ln ± ι (t) illustrative de cet indice à un instant différent, c) on compare la valeur courante de G (t) à un seuil (S) prédéterminé, fonction de la charge (C) et/ou du régime (N) du moteur, et d) on diagnostique un raté de combustion quand la valeur de G (t) dépasse le seuil (S),
- la fonction d'observation G (t) étant telle que : G (t) = Ut) - ln (t), avec ln (t) fonction de ln (t) et ln ± ι (t) et correspondant à une valeur représentative de l'indice ln (t) après exclusion et/ou pondération des valeurs de cet indice extérieures à un écart admissible (BC) prédéterminé.
- et préalablement au calcul de la fonction G(t), on calcule une valeur En(t), expression de l'écart instantané entre ladite valeur courante à l'instant t de l'indice ln (t) et la valeur de référence ln ± i (t) correspondante, illustrative de cet indice à un instant différent,
En particulier, l'indice ln (t) pourra correspondre à une valeur estimée du couple du moteur, à un moment donné du cycle n. Pour en particulier sécuriser le diagnostic en cas de dérive incontrôlée d'un composant et autoriser un diagnostic sur une très large plage de fonctionnement du moteur, une caractéristique complémentaire de l'invention conseille qu'on calcule ln (t) à partir de la formule : Mt) = ï± i (t) + a x En (t) où a est un coefficient correcteur fonction (a priori de type monotone décroissante) de |En (t)|, avec En (t) = ln (t) - ln ± ι (t), /étant un cycle de fonctionnement différent de
U-
De préférence: - le coefficient a sera en outre une fonction linéaire de la dynamique ΔN/N du moteur, N étant le régime de ce moteur, et ln ± i (t) sera une estimation filtrée, par exemple une moyenne des événements antérieurs dans laquelle les événements extraordinaires ( amenant en particulier à des valeurs de fonction En
(t) ou G (t) au delà du seuil S ou en dehors de BC) sont éliminés ou pondérés. Par ailleurs pour la qualité des résultats, on conseille que n et / soient deux temps identiques, de préférence deux temps de combustion, de deux cycles successifs ou séparés l'un de l'autre par au plus cinq cycles successifs (voir sur ce point les commentaires pour les cycles de moteurs autres qu'à quatre cylindres).
Par ailleurs, notamment pour éviter un capteur ou une information auxiliaire pour décrire l'état de la chaussée, on prévoit, selon une possible caractéristique complémentaire, qu'on diagnostique un roulage de véhicule propulsé par ledit moteur sur une surface à géométrie irrégulière, quand la fonction |En (t)| prend plusieurs valeurs consécutives comprises entre la valeur maximale à l'instant considéré dudit écart admissible (BC) prédéterminé et le seuil S, ce diagnostic inhibant celui de raté de combustion de l'étape d). De préférence, la largeur de cette "bande de confiance" BC sera fonction de la variance de la fonction G (t).
Avantageusement, l'invention prévoit que l'inhibition de diagnostic de raté de combustion est complétée par l'ouverture d'une fenêtre temporelle (période de temps fixe et initiée par la détection du roulage sur une surface irrégulière) durant laquelle aucun enregistrement de raté de combustion n'est effectué, puisqu'alors cet événement est dû aux conditions de roulage et non pas à un mauvais fonctionnement du moteur. Cette fenêtre temporelle se prolonge tant que le contrôle moteur détecte un roulage sur une surface irrégulière.
En outre, toujours par souci de fiabilité, pour la sécurité du diagnostic et pour une adaptation particulièrement rapide aux conditions réelles de fonctionnement, dans le cadre d'un diagnostic le plus universel possible, on conseille que l'indice ln (t) soit calculé à partir d'une combinaison linéaire d'au moins deux indices élémentaires (h, l2, I3, ...) représentatifs chacun des irrégularités de fonctionnement du moteur dans un domaine de fonctionnement (ΔC, ΔN) prédéterminé du moteur (c'est-à-dire pour un régime et une charge obtenus dans des conditions sensiblement identiques de fonctionnement sur un moteur de référence), les indices élémentaires, (h, I2, , ...) étant pondérés, dans la combinaison, par des coefficients de pertinence (α,β,γ, ...) prédéterminés obtenus donc également dans des conditions sensiblement identiques de fonctionnement sur un moteur de référence.
On notera encore que, dans la présente description, le terme "cycle" correspond à l'intervalle de temps séparant deux points morts hauts actifs d'un cylindre, un "point mort haut actif" (PMHA) correspondant à la position angulaire du vilebrequin qui précède la détente des gaz, soit la distance minimale entre le piston et le sommet de la culasse de ce moteur.
En relation avec cela et les moments où les relevés préalables au calcul d'indice sont effectués, il est conseillé que les valeurs de ln (t) et ln ± i (t) calculées correspondent à des valeurs courantes, à des instants de fonctionnement (typiquement des centres de combustion se trouvant quelques degrés après le PMHA, leur position exacte variant selon le type de moteur) appartenant à deux cycles consécutifs de fonctionnement du moteur, ou à des cycles éloignés l'un de l'autre d'au plus de cinq cycles consécutifs. Ainsi, la fiabilité de la détection sera accrue. La valeur de cinq cycles est donnée pour un moteur à quatre cylindres et correspond à 720° au niveau du vilebrequin. Pour une autre architecture moteur, le nombre de cycles optimum sera établi compte tenu de cette remarque. Une description encore plus détaillée de l'invention va maintenant être fournie en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un logigramme présentant des étapes d'un procédé conforme à celui de l'invention,
- la figure 2 est un graphique utile à la description du diagnostic que l'on établit conformément au procédé de l'invention.
Sur la figure 1 , il apparaît que le procédé suivant l'invention exploite des signaux délivrés classiquement par un capteur de position 1 , à reluctance magnétique par exemple, sensible au défilement des dents d'une roue dentée 2, ou cible, fixée sur l'arbre de sortie d'un moteur à combustion interne (non représenté). Le capteur de position angulaire 1 est ainsi assujetti à une pièce fixe du moteur en regard de la roue 2 qui est donc solidaire du vilebrequin. Typiquement, la roue porte une série de dents identiques régulièrement espacées et une dent singulière (par exemple, de largeur égale à trois dents courantes) dont la position absolue est parfaitement connue par rapport au vilebrequin. Ce capteur délivre un signal Se renfermant, à chaque tour du vilebrequin, des données sur la position angulaire correspondant au passage de chaque dent courante et une information de position absolue correspondant au passage de la dent singulière. Ces données peuvent consister en une suite d'impulsions, après mise en forme dans des moyens électroniques de traitement associés au capteur. Les données de position absolue permettent de connaître la position des points morts hauts actifs. Un compteur reçoit le signal Se et délivre des valeurs d'écart temporel Δt-i, Δt2, ... par une mesure des temps séparant donc le passage de dents prédéterminées devant le capteur. Ces écarts temporels sont mémorisés dans une mémoire du calculateur prévu sur le véhicule et traités par ce dernier. Ces moyens de calcul sont programmés pour grouper les valeurs d'écarts temporels en ensembles d'échantillons Δt-i, Δt2, ... à partir desquels est calculé le paramètre critique.
Ainsi, après avoir été conformés, les signaux délivrés par le capteur 1 sont exploités à l'étape 3 pour calculer ce paramètre, ou indice, critique représentatif des irrégularités de fonctionnement du moteur, lesquelles sont donc censées résulter, notamment, de ratés de combustion. De fait, cet indice est représentatif des variations de la vitesse instantanée de rotation du moteur à l'instant du cycle choisi (de préférence, un instant de référence de la phase de combustion), par rapport à la vitesse moyenne entre deux points morts hauts actifs consécutifs, par exemple.
L'indice calculé prend la forme d'une combinaison linéaire d'écarts temporels Δtj (acquis à l'étape 3) séparant des positions angulaires prédéterminées du vilebrequin du moteur relevées donc grâce au signal délivré par le capteur 1. Ainsi, dans chaque fenêtre d'échantillonnage, une série de mesures d'écarts temporels, par exemple angulairement répartis de part et d'autre d'une position de référence, est menée en vue d'obtenir l'ensemble précité d'échantillons Δti sur ladite fenêtre, après quoi, pour chaque ensemble d'échantillons une combinaison linéaire de ces valeurs Δtj mesurées est effectué, de façon à obtenir l'indice concerné (étape 5).
Comme dans le brevet français FR-A-2 689 934 précité, au cycle / de fonctionnement du moteur et l'instant t du cycle, cette combinaison linéaire ln (t) peut s'exprimer par la relation : lι (t) = - Δti - 3 Δt2 - 2 Δt3 + 2Δt4 + 3Δt5 + Δt6 avec une éventuelle pondération par un facteur 1/t3, où t est un paramètre proportionnel à la durée d'une rotation de la roue 2. Ainsi, de préférence pour chaque cycle ou pour une série sélectionnée de cycles, un instant spécifique (par exemple le « centre de combustion » positionné quelques degrés - selon le type de moteur concerné - après le PMHA) est surveillé en déterminant, par des combinaisons linéaires simples, un paramètre représentatif de la variation de la vitesse instantanée du moteur, c'est à dire l'accélération, à cet instant.
On peut toutefois considérer que ce paramètre n'est qu'un indice élémentaire, l'indice "général" (encore) plus représentatif (appelé ln (t)) étant alors une combinaison linéaire d'au moins deux indices élémentaires, tels que (t), l2 (t), l3 (t), adaptés chacun à un domaine de fonctionnement particulier du moteur, défini par des intervalles de variations particuliers ΔC de la charge C, et ΔN du régime N de ce moteur, chaque indice élémentaire étant donc obtenu à partir de mesure d'écarts temporels séparant des positions angulaires prédéterminées de la pièce tournante solidaire du vilebrequin.
De tels calculs, comme ceux évoqués ailleurs dans la présente description, sont exécutés par le calculateur embarqué sur le véhicule qui gère le fonctionnement du moteur et qui est dûment programmé à cet effet. C'est ainsi qu'à l'étape 4 du logigramme de la figure 1 , alors que le véhicule est en utilisation courante, on peut calculer les différents indices (t), l2 (t), l3 (t) ..., précités.
Dans cette hypothèse, à l'étape 5 suivante, on calcule la valeur courante ln (t) de l'indice retenu tel que : ln (t) = α lι (t) + β l2 (t) + γ l3 (t), où α, β, γ sont des coefficients "de pertinence" tirés d'une unité mémoire (table) où ces coefficients ont été stockés après des tests sur banc en fonction de la charge C et du régime N du moteur. Ces coefficients pondèrent, dans l'expression de ln (t), les indices associés en fonction de la plus ou moins grande proximité du point de fonctionnement (C, N) instantané (courant) du moteur, vis-à-vis du domaine de fonctionnement (ΔC, ΔN) associé à chaque indice élémentaire. De façon connue, la charge pourra être mesurée par tout moyen classique
(dépression dans le collecteur d'admission, débit d'air, ...), tandis que le régime moteur pourra être prélevé à chaque tour du moteur par des moyens traditionnels.
Que le calcul de ln (t) ait été effectué à partir d'une combinaison linéaire d'un ou de plusieurs indices, tels que les indices élémentaires
'ι. , I3..., on possède alors, dans la mémoire du calculateur, les valeurs ln (t), ln-i (t), voire ln+i (t), n et /' étant deux cycles différents de fonctionnement du moteur, t étant toujours l'instant caractéristique de la mesure (le centre de combustion par exemple), les cycles concernés étant en outre de préférence consécutifs ou du moins distants entre eux d'au plus cinq cycles consécutifs, le chiffre de cinq cycles ayant été choisi comme illustrant la relative proximité dans le temps entre les valeurs prises en compte pour un moteur à quatre cylindres, de façon en particulier à éviter de surcharger la mémoire du calculateur.
La valeur de cinq cycles, donnée pour un moteur à quatre cylindres, correspond à 720° au niveau du vilebrequin. Pour une autre architecture moteur, le nombre de cycles optimum sera établi compte tenu de cette remarque.
Dans ce qui suit, on considérera que l'on a pris en compte les indices ln (t) et ln-ι(t) au centre de combustion (proche du PMHA) de deux cycles successifs (n-1 et n) d'un moteur à quatre cylindres.
A L'étape 6, on calcule alors une fonction En (t) telle que compte tenu de ce que dans notre exemple, on a pris en compte les valeurs des indices ln (t) et ln-ι (t) sur deux cycles successifs (n-1 et n).
In-ι (t) est une valeur filtrée, après passage dans un filtre numérique non linéaire. In-ι (t) peut par exemple être une moyenne des échantillons précédents, étant entendu que les valeurs extraordinaires, c'est à dire celles s'écartant (hors d'une gamme de valeurs autorisées) de la valeur normalement attendue, sont soit exclues du calcul, soit pondérées de manière à amoindrir leur effet sur ln-1 (t).
Le calcul de la fonction En (t), illustrative donc du fonctionnement à l'instant t du cycle n, est ensuite utilisé pour le calcul à l'étape 7 d'un coefficient de pondération a, fonction linéaire de |E„ (t)|, et de ΔN/N, c'est-à-dire de la dynamique du moteur à l'instant t concerné.
En particulier, ce coefficient a pourra être tel que : a = a0 x [1 - min(|En (t)|/(n x Variance(Combustion)),1)] avec n = 4 et a0 = 0,2 par exemple
Le coefficient de pondération a est alors utilisé pour calculer à l'étape 8 la valeur, toujours à l'instant jdu cycle n en cause, de
Tn (t) = Tn_ι (t) + a x E„ (t).
Et cette valeur est elle-même utilisée pour calculer à l'étape 9 la fonction d'observation G (t) telle que ;
G (t) = rn (t) - ln (t)
A l'étape 10, on compare la valeur (éventuellement la valeur absolue) de cette fonction d'observation à une valeur de seuil S, fonction du régime N et de la charge C du moteur à l'instant concerné du cycle en cause. La valeur du seuil S est typiquement établie par des essais au banc, de manière qu'un dépassement de seuil par la fonction G (t) corresponde assurément, à l'instant de ce dépassement, à l'occurrence d'un raté de combustion (RC), ainsi diagnostiqué (à l'étape 11).
Le seuil de défaut S auquel est comparé le paramètre critique G (t) pourrait être calculé à partir du régime et de la charge du moteur. Une autre solution consiste à réaliser et à mémoriser, lors des tests préalables sur banc, une cartographie de seuils de défaut, fournissant une valeur de seuil de défaut pour chaque régime du moteur et chaque charge moyenne appliquée. A chaque cycle, alors que le véhicule roule normalement (et en particulier, par une mesure classique à chaque point mort haut), on détecte alors le régime courant du moteur et la charge courante moyenne appliquée et l'on extrait de l'unité mémoire le seuil de défaut correspondant afin d'effectuer la comparaison évoquée ci-dessus.
On notera encore que la cartographie de seuils de défaut pourra avoir été définie préalablement sur banc en provoquant artificiellement un défaut de combustion à des régimes et charges prédéfinis, en effectuant les mesures précitées d'écarts temporels (Δtj) et en calculant le ou les indices critiques correspondants, et en mémorisant par ailleurs une partie de ces indices en tant que seuil(s) de défaut. Un dépassement de seuil, à un cycle i particulier, est illustré par le point de référence RC à la figure 2 où on a représenté un graphe possible d'évolution du seuil S, dans le temps (ou selon la succession des cycles), en fonction des évolutions du régime N et de la charge C du moteur. On a aussi représenté à la figure 2, une "bande de confiance" BC correspondant à des écarts admissibles dans la variation de |En (t)| dont il est improbable que |En (t)| sorte, en l'absence d'accidents extraordinaires susceptibles d'affecter la régularité du fonctionnement du moteur (ratés de combustion, roulage sur surfaces irrégulières, ...). Cette bande de confiance est donc typiquement fonction de la variance normale de |En (t)|.
Si, au cycle n (voir figure 2, point référencé Rln et étape de test 12 sur la figure 1), la fonction de |En (t)| prend une valeur comprise entre la bande de confiance BC (plus exactement la valeur maximale de la bande de confiance à l'instant concerné) et le seuil S, on diagnostique à l'étape 13 une irrégularité de fonctionnement Rln. Une vérification est alors menée sur le cycle n-1 (étape 14) afin de contrôler si une irrégularité de fonctionnement Rln-ι répondant aux mêmes conditions (BC < |En-ι (t)| < S) avait été détectée.
Si lors des cycles consécutifs n-1 et n les valeurs de |En-ι (t)| et de |En (t)| ont généré des irrégularités de fonctionnement, alors le diagnostic définitif RI (étape 15) est émis. L'anomalie détectée est alors due au roulage du véhicule propulsé par ce moteur sur une surface irrégulière, roulage qui_provoque une remontée d'efforts sur le vilebrequin du moteur, perturbant la régularité de rotation de celui-ci.
Simultanément au diagnostique définitif RI de l'étape 15, un index FR est activé (mémoire passant de la valeur 0 à la valeur 1 par exemple). Cet index permet au calculateur de déclencher une fenêtre temporelle d'une durée fixe, par exemple de 300ms, durant laquelle aucun diagnostic RC (défaut de combustion) ne sera effectué et enregistré (étape 11), puisque le calculateur a mis en évidence que la raison de l'événement extraordinaire est le roulage sur une surface irrégulière. Ainsi, le point RCn+ι (figure 2) du cycle n+1 immédiatement consécutif au cycle n ne sera pas enregistré comme un raté de combustion.
Si le roulage sur une surface irrégulière se poursuit, une succession de diagnostics RI est générée, ce qui inhibe l'étape 11 et initialise autant de fois l'index FR, prolongeant ainsi la durée de la fenêtre temporelle durant laquelle le diagnostic RC n'est pas enregistré.
Durant tout le temps de cette inhibition, le calculateur continuera ses opérations et contrôles, et dès que deux valeurs consécutives ne seront plus révélatrices d'un roulage sur une surface irrégulière, le diagnostic de raté de combustion pourra se remettre en place, une fois écoulée la fenêtre temporelle générée par l'index FR.
Pour la bonne marche du processus de diagnostics présenté ci-avant, une réinitialisation (remise à zéro) des émissions d'alerte RC et RI et FR sera effectuée avant chaque itération de calculs.
Il apparaît maintenant que l'invention permet bien d'atteindre les buts énoncés à savoir en particulier fournir un diagnostic fiable en ce qui concerne l'occurrence de ratés de combustion d'un moteur à combustion interne, et ceci quelles que soient les circonstances susceptibles d'affecter la sûreté de ce diagnostic.
Ce résultat avantageux est donc obtenu d'une part grâce à l'adaptation décrite ci-avant de l'échantillonnage de l'indice _ \ considéré, pris en compte dans le calcul de [, aux diverses évolutions qui peuvent affecter le fonctionnement du moteur, que ces évolutions soient normales (transitions de régime), accidentelles (ratés de combustion, roulage sur surfaces irrégulières) ou systématiques (usure, dérives, ...) et d'autre part, grâce à l'adaptation de l'indice I lui-même à ces mêmes évolutions.

Claims

REVENDICATIONS
1.- Procédé de détection de ratés de combustion d'un mélange entre un carburant et un comburant, dans l'un quelconque des cylindres d'un moteur à combustion interne présentant des cycles de fonctionnement à plusieurs temps, tels que deux temps ou quatre temps, ce procédé comprenant les étapes suivantes : a) lors de certaines au moins des phases de combustion dans l'un au moins des cylindres, à un instant (t) des cycles de fonctionnement du moteur, on calcule une valeur courante d'un indice ln (t) représentatif d'irrégularités de fonctionnement dans le temps du moteur, b) pendant que le moteur fonctionne, et à partir de la valeur courante à l'instant t de l'indice ln (t), on calcule la valeur courante au même instant t d'une fonction d'observation G (t) fonction d'un écart instantané entre ladite valeur courante à l'instant t de l'indice ln (t) et une valeur estimée de référence ln ± ι (t) illustrative de cet indice à un instant différent, c) on compare la valeur courante de G (t) à un seuil (S) prédéterminé, fonction de la charge (C) et/ou du régime (N) du moteur, et d) on diagnostique un raté de combustion quand la valeur de G (t) dépasse le seuil (S), caractérisé en ce que:
- la fonction d'observation G (t) est telle que : G (t) = Mt) - In (t), avec Yn {t) ≈ Tn±ι (t) + a x En (t) ln (t) correspondant à une valeur représentative de l'indice ln (t) après exclusion et ou pondération des valeurs de cet indice extérieures à un écart admissible (BC) prédéterminé, et où a est un coefficient correcteur fonction de |En (t)| , et En (t) = ln (t) - ln ±i (t), /étant un cycle de fonctionnement différent de n, En (t) étant une expression de l'écart instantané entre ladite valeur courante à l'instant t de l'indice ln (t) et la valeur de référence ln ± \ (t) correspondante, illustrative de cet indice à un instant différent.
2.- Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le coefficient a est en outre une fonction linéaire de la dynamique ΔN/N du moteur, N étant le régime de ce moteur.
3.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ln ± ι (t) est une moyenne des valeurs I (t) représentatives des irrégularités de fonctionnement du moteur dans le temps, cette moyenne éliminant ou pondérant les valeurs qui s'éloignent de la valeur normale attendue.
4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que n et / sont deux temps moteurs identiques, de préférence deux temps de combustion, de deux cycles successifs ou séparés l'un de l'autre par au plus 720° de rotation du vilebrequin.
5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on diagnostique un roulage d'un véhicule propulsé par ledit moteur sur une surface à géométrie irrégulière, quand la fonction |En (t)| prend au moins deux valeurs consécutives comprises entre la valeur maximale à l'instant considéré dudit écart admissible (BC) prédéterminé et le seuil S, ce diagnostic inhibant celui de raté de combustion de l'étape d).
6.- Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'écart admissible (BC) prédéterminé présente une largeur fonction de la variance de la fonction |En (t)|.
7.- Procédé selon la revendication 5 ou la revendication 6, caractérisé en ce que le diagnostic de roulage d'un véhicule propulsé par le moteur sur une surface à géométrie irrégulière génère une période de temps durant laquelle aucun diagnostic de raté de combustion n'est enregistré.
8.- Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la période de temps durant laquelle aucun diagnostic de raté de combustion n'est enregistré est prolongée tant que le roulage sur une surface à géométrie irrégulière se poursuit et est détecté.
9.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'indice ln (t) correspond à une estimation de la valeur du couple du moteur, à un moment donné du cycle n.
10.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'indice ln (t) est calculé à partir d'une combinaison linéaire d'au moins deux indices élémentaires (l-i, l2, l3ι ...) représentatifs chacun des irrégularités de fonctionnement du moteur dans un domaine de fonctionnement (ΔC, ΔN) prédéterminé de ce moteur fonction de la charge (C) et/ou du régime (N) à un moment donné, les indices élémentaires, (h, l2, l3, ...) étant pondérés, dans la combinaison, par des coefficients de pertinence (α,β,γ, ...) prédéterminés obtenus dans des conditions sensiblement identiques de fonctionnement sur un moteur de référence.
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