EP1595125A1 - PROCEDE DE DETECTION DE RATES DE COMBUSTION DANS UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE PAR COMBINAISON D’INDICES D’IRREGULARITE DE COMBUSTION - Google Patents

PROCEDE DE DETECTION DE RATES DE COMBUSTION DANS UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE PAR COMBINAISON D’INDICES D’IRREGULARITE DE COMBUSTION

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Publication number
EP1595125A1
EP1595125A1 EP04710015A EP04710015A EP1595125A1 EP 1595125 A1 EP1595125 A1 EP 1595125A1 EP 04710015 A EP04710015 A EP 04710015A EP 04710015 A EP04710015 A EP 04710015A EP 1595125 A1 EP1595125 A1 EP 1595125A1
Authority
EP
European Patent Office
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engine
index
value
combustion
calculated
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP04710015A
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German (de)
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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.)
Aumovio France SAS
Original Assignee
Siemens VDO Automotive SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens VDO Automotive SAS filed Critical Siemens VDO Automotive SAS
Publication of EP1595125A1 publication Critical patent/EP1595125A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • 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
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B77/00—Component parts, details or accessories, not otherwise provided for
    • F02B77/08—Safety, indicating, or supervising devices
    • 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
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S123/00—Internal-combustion engines

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 ⁇ t are measured, separating predetermined angular positions of the crankshaft, and then, from a linear combination of time differences, is calculated 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 diagnostic disturbances by variations in the geometry of a "target" used to identify the aforementioned time differences.
  • Processes of the same type are also known, modified so as to prevent a "recovery" of forces, resulting from the movement of a vehicle powered by the engine on a surface of irregular geometry, from disturbing the diagnosis, and this without using a sensor dedicated to the detection of such efforts.
  • the object of the present invention is therefore to provide a method of detecting misfires which does not suffer from the faults mentioned above and which, in particular, provides "universal" detection of combustion faults, whatever the field of engine operation or the type of misfire to be diagnosed, or whatever the causes likely to disturb the diagnosis to be made.
  • another characteristic of the invention recommends that the elementary indices (li, l,) are each adapted to increase the signal-to-noise ratio of the detection of operating irregularities of the motor in the operating range ( ⁇ C, ⁇ N) associated with it.
  • the estimated value of I (t ⁇ ⁇ t) is a value filtered in an electronic data filter.
  • the estimated value of I (t ⁇ ⁇ t) is an averaged value corresponding to the average value of several current values of I (t) at several times different from time (t) for the calculation of the index I (t), the values deviating too much from the expected value being either sorted or weighted so as not to affect the mean.
  • cycle corresponds to the time interval separating two top active dead centers (P HA) of a cylinder, a “top active dead center” corresponding to the angular position of the crankshaft which precedes the gas expansion, i.e. the minimum distance between the piston and the top of the cylinder head of this engine.
  • FIG. 1 is a flow diagram schematically showing an example of implementation of a detection method according to 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.
  • These data can consist of a series of pulses, after shaping in electronic means of processing 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 A, ⁇ t 2 , ... by a measurement of the times 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 ⁇ ti, ⁇ 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 (typically, combustion), that is to say at a reference instant of the combustion phase, preferably with respect to the average speed between two consecutive high dead centers.
  • the calculated index takes the form of a linear combination of time differences ⁇ t, (acquired in step 4) separating predetermined angular positions of the engine crankshaft identified by means of the signal delivered by the sensor 1, preferably during the same engine combustion phase, or consecutive phases.
  • the index may for example correspond to an estimated value of the engine torque at the instant considered, in particular during combustion (such as PMHA), at a given cycle.
  • step 4 a series of time difference measurements, for example angularly distributed on either side of a reference position, is carried out in order to obtain the 'aforementioned set of samples ⁇ t, on said window, after which, for each set of samples a linear combination of these values ⁇ t, measured is performed, so as to obtain the index concerned.
  • a specific instant of combustion is monitored by determining, by simple linear combinations, a parameter representative of the variations in instantaneous speed at this instant.
  • an index I (t) representative of engine operating irregularities is used, a linear combination of at least two indices, for example of "elementary" indices I, (t), such as (t), l 2 (t), l (t), each adapted to a particular operating domain of the engine, defined by intervals of variations particular ⁇ C of the load C, and ⁇ N of the speed N of this engine.
  • This adaptation aims to maximize the signal / noise ratio of the detection to operate, in the engine operating areas associated with the indices l 1 (t), l 2 (t), l 3 (t), respectively.
  • step 5 of the flow diagram of FIG. 1 while the vehicle is in current use, different indices (t), l 2 (t), l 3 (t), etc. are calculated, each adapted to one of the fields of engine operation, this adaptation taking place, for example, by the choice of a particular series of weighting coefficients, for the measured intervals ⁇ t.
  • These coefficients weight, in the expression of I (t), the associated indices as a function of the greater or lesser proximity to the current operating point (C, N) of the engine, with respect to the operating domain ( ⁇ C , ⁇ N) associated with each elementary index.
  • the load can be measured by any conventional means (vacuum in the intake manifold, air flow, etc.), while the engine speed can be taken at each revolution of the engine by traditional means.
  • E (t) I (t) - ⁇ ⁇ (t ⁇ ⁇ t)
  • I (t ⁇ ⁇ t) is an estimated value filtered from the index I (t) at an instant (t ⁇ ⁇ t) different from (t)
  • I (t) the current value (current at time t) of I, calculated in step 6.
  • the function E (t) provides an instantaneous difference between two real values (ie say existing while the vehicle is in operation, and not on bench test as during the step of developing the data contained in table 7).
  • the population of the values taken into account includes a population with misfires and without misfires, thus making it possible to obtain a real image of the operation of the engine, while the vehicle is traveling.
  • the calculated values of I (t) and I (t ⁇ ⁇ t) will preferably correspond to values existing at relatively close operating instants, that is to say preferably belonging either to the same engine operating cycle ( typically a four-stroke cycle), or to cycles distant from each other by no more than five consecutive cycles, the figure of five cycles having been chosen as illustrating this relative proximity in time between the values taken into account, so as to avoid overloading the computer memory and possibly making the system erratic, taking into account engine operating changes.
  • Using a filtered value can also allow exemption from certain erratic data. It is possible in particular to eliminate said erratic values or else weighted them so as to make their influence negligible.
  • table 7 (memory unit) therefore established on a bench allows the computer on board the vehicle not only to calculate the index I
  • ⁇ , ⁇ and ⁇ are the aforementioned relevance coefficients, a function of the load C and of the engine speed N during its bench test, ⁇ l 2 , I3 being three values of the index I established at different instants chosen during the operation of the engine under test.
  • the value of E (t) is compared with the threshold value S, which is therefore a direct function of the speed N and the load C of the engine.
  • the threshold S will be established so that an overshooting of its value by E (t) corresponds, at the instant of this overshooting, to the occurrence of a misfire (RC), thus diagnosed.
  • the memory unit 7 may moreover contain a map of thresholds, established on a bench, for different (each) engine speed (s) and load (s) of the operating range of this engine. This mapping could therefore have been defined beforehand by artificially causing a combustion fault at predefined speeds and loads, by carrying out the aforementioned measurements of time differences ( ⁇ ti) and by calculating the corresponding critical index or indices, and by storing in addition a part of these indices as default threshold (s).
  • the current engine speed and the average current load applied are then detected and the corresponding fault threshold is extracted from memory unit 7 in order to make the comparison mentioned above.
  • the on-board calculation means programmed to determine the speed and the load of the engine from data received from the pulse counter associated with the sensor 1 and a sensor inlet pressure for example, can extract from the memory of the table 7 the threshold corresponding to the speed and the load and compare the index to this threshold (step 10).
  • fault information can be delivered to alert means to initiate the action to be executed (alarm, action on an injector, etc.).
  • this method avoids an auxiliary sensor to describe the condition of the roadway, making it possible to guarantee detection in accordance with current standards.
  • each detection from the selected base index can be calibrated once and for all for a fixed speed (during the bench test), regardless of the final weighting linked to the dynamics of the vehicle in operation.

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Abstract

Procédé de détection de ratés de combustion d'un mélange entre un combustible et un comburant, dans l'un quelconque des cylindres d'un moteur à combustion interne, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: a) lors de certaines au moins des phases de combustion dans l'un au moins des cylindres, on calcule une valeur courante, à un instant (t) de fonctionnement du moteur, d'un indice I (t) représentatif d'irrégularités de fonctionnement dans le temps du moteur, b) pendant que le moteur fonctionne, et à partir de la valeur courante àl'instant (t) de l'indice I (t), on calcule la valeur courante au même instant (t) d'une fonction d'observation E (t) telle que: E (t) = I (t) - I (t ± Deltat) où I ( t ± Deltat) est une valeur estimée de l'indice I (t) à un instant (t ± Deltat) différent de (t), c) on compare la valeur courante de E (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 E (t) dépasse le seuil (S) l'indice I (t) étant calculé à partir d'une combinaison linéaire d'au moins deux indices élémentaires (I1, I2, I3) représentatifs chacun des irrégularités de fonctionnement du moteur dans un domaine de fonctionnement (DeltaC, DeltaN) prédéterminé du moteur, les indices élémentaires (I1, I2, I3) étant pondérés, dans la combinaison, par des coefficients de pertinence (alpha,beta,gamma) prédéterminés, obtenus dans des conditions sensiblement identiques de fonctionnement sur un moteur de référence testé sur banc.

Description

Procédé de détection de ratés de combustion dans un moteur à combustion interne par combinaison d'indices d'irrégularité de combustion
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 Δt, 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.
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 d'une "cible" utilisée pour relever les écarts temporels précités.
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.
Par ailleurs, l'utilisation éventuelle d'un hystérésis limite les possibilités de réalisation pratique du système et rend complexe la calibration.
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.
On peut tenter 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.
La présente invention a donc pour but de fournir un procédé de détection de ratés de combustion qui ne souffre pas des défauts évoqués ci-dessus et qui, en particulier, assure une détection "universelle" des défauts de combustion, quel que soit le domaine de fonctionnement du moteur ou le type de raté de combustion à diagnostiquer, ou encore quelles que soient les causes susceptibles de perturber le diagnostic à réaliser. Dans le cadre de l'invention, on atteint une partie au moins des buts évoqués ci-avant en utilisant un procédé dans lequel : a) lors de certaines au moins des phases de combustion dans l'un au moins des cylindres, on calcule une valeur courante, à un instant (t) de fonctionnement du moteur, d'un indice I (t) représentatif des 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 I (t), on calcule la valeur courante au même instant (t) d'une fonction d'observation E (t) telle que : E (t) = I (t) — f(t + Δt) où I ( t ± Δt) est une valeur estimée filtrée de l'indice I (t) à un instant (t ± Δt) différent de (t), c) on compare la valeur courante de E (t) à un seuil (S) prédéterminé, fonction du point de fonctionnement (C, N) du moteur, et d) on diagnostique un raté de combustion quand la valeur de E (t) dépasse le seuil (S), avec pour particularité complémentaire que l'indice I (t) est calculé à partir d'une combinaison linéaire d'au moins deux indices élémentaires (l1 ; l2, Is) représentatifs chacun des irrégularités de fonctionnement du moteur dans un domaine de fonctionnement (ΔC, ΔN) prédéterminé du moteur, les indices élémentaires (U, l , 13) étant pondérés, dans la combinaison, par des coefficients de pertinence ( ,β,γ) prédéterminés, obtenus dans des conditions sensiblement identiques de fonctionnement sur un moteur de référence testé sur banc.
En outre, de préférence en relation avec la caractéristique qui précède, une autre caractéristique de l'invention conseille que les indices élémentaires (li, l , ) soient adaptés chacun pour augmenter le rapport signal sur bruit de la détection d'irrégularités de fonctionnement du moteur dans le domaine de fonctionnement (ΔC, ΔN) qui lui est associé.
Selon encore une autre caractéristique, on conseille que les coefficients de pertinence ( ,β,γ) soient tabulés en fonction du régime (N) et de la charge (C) du moteur. Ainsi, deux éléments caractéristiques du fonctionnement du moteur (son régime et sa charge), particulièrement illustratifs des conditions réelles de conduite rencontrées par l'utilisateur du véhicule, sont directement pris en considération pour mettre en évidence les éventuels défauts de combustion. Concernant le type de traitement (calcul) effectué en relation avec l'indice I
(t), on notera que de préférence : - la valeur estimée de I (t ± Δt) est une valeur filtrée dans un filtre électronique de données.
- et/ou la valeur estimée de I ( t ± Δt) est une valeur moyennée correspondant à la valeur moyenne de plusieurs valeurs courantes de I (t) à plusieurs instants différents de l'instant (t) pour le calcul de l'indice I (t), les valeurs s'écartant trop de la valeur attendue étant soit triées soit pondérées de manière à ne pas affecter la moyenne.
En relation avec les moments où les relevés préalables à la mesure d'indice sont effectués, il est conseillé que les valeurs de I (t) et I (t ± Δt) calculées correspondent à des instants de fonctionnement (t) et (t ± Δt) appartenant à un même cycle de fonctionnement du moteur, ou à des cycles éloignés l'un de l'autre de moins 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.
On notera que dans la présente description, le terme "cycle" correspond à l'intervalle de temps séparant deux points morts hauts actifs (P HA) d'un cylindre, un "point mort haut actif" 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.
Une description encore plus détaillée de l'invention va maintenant être fournie en référence à la figure annexée qui est un logigramme présentant schématiquement un exemple de mise en œuvre d'un procédé de détection conforme à l'invention. Sur cette figure, il apparaît que le procédé suivant l'invention exploite des signaux délivrés classiquement par un capteur de position 1, à réluctance 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 A , Δt2, ... par une mesure des temps séparant 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 Δti, 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 résultent donc, 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 (typiquement, la combustion), c'est-à-dire à un instant de référence de la phase de combustion, de préférence par rapport à la vitesse moyenne entre deux points morts hauts actifs consécutifs.
L'indice calculé prend la forme d'une combinaison linéaire d'écarts temporels Δt, (acquis à l'étape 4) séparant des positions angulaires prédéterminées du vilebrequin du moteur relevées grâce au signal délivré par le capteur 1, de préférence lors d'une même phase de combustion du moteur, ou de phases consécutives. L'indice peut par exemple correspondre à une valeur estimée du couple du moteur à l'instant considéré, notamment lors de la combustion (tel que PMHA), à un cycle donné.
Ainsi, lors de l'étape 4 et 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 Δt, sur ladite fenêtre, après quoi, pour chaque ensemble d'échantillons une combinaison linéaire de ces valeurs Δt, mesurées est effectué, de façon à obtenir l'indice concerné.
Comme dans le brevet français FR-A-2 689 934 précité, cette combinaison linéaire I, peut s'exprimer par la relation : I, (t) = - Δti - 3 Δt2 - 2 Δt3 + 2 Δt4 + 3Δt5 + Δt6 (avec i = 1 ,2,...n) éventuellement pondérée par un facteur 1/t3 ou 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 de la combustion est surveillé en déterminant, par des combinaisons linéaires simples, un paramètre représentatif des variations de la vitesse instantanée à cet instant.
Suivant la présente invention, on utilise comme indice I (t) représentatif des irrégularités de fonctionnement du moteur, une combinaison linéaire d'au moins deux indices, par exemple d'indices "élémentaires" I, (t), tels que (t), l2 (t), l (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. Cette adaptation vise à rendre maximal le rapport signal/bruit de la détection à opérer, dans les domaines de fonctionnement du moteur associés aux indices l1 (t), l2 (t), l3 (t), respectifs. Pour chaque indice élémentaire, des écarts temporels séparant des positions angulaires prédéterminées de la pièce tournante solidaire du vilebrequin vont donc être mesurés, l'indice élémentaire correspondant étant ensuite calculé à partir de ces écarts. De tels calculs, comme ceux évoqués ailleurs dans la présente description, peuvent être 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 5 du logigramme de la figure 1, alors que le véhicule est en utilisation courante, on calcule différents indices (t), l2 (t), l3 (t) ..., adaptés chacun à un des domaines du fonctionnement du moteur, cette adaptation s'opérant, par exemple, par le choix d'une série particulière de coefficients de pondération, pour les intervalles Δt mesurés.
A l'étape 6, suivant une caractéristique avantageuse de la présente invention, on calcule la valeur courante I (t) d'un indice "universel" tel que : \ (t) = a (i) + \2 H) + y \3(t), où α, β, γ sont des coefficients "de pertinence" tirés d'une unité mémoire (table) 7 où ces coefficients sont stockés en fonction de la charge C et du régime N du moteur. Ces coefficients pondèrent, dans l'expression de I (t), les indices associés en fonction de la plus ou moins grande proximité du point de fonctionnement (C, N) actuel 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.
Les valeurs de l'indice I (t) calculées lors des phases de combustion successives déclenchées dans les cylindres du moteur permettent, selon une caractéristique essentielle de la présente invention, de calculer à l'étape 8 la valeur d'une fonction d'observation E (t) telle que :
E (t) = I (t) - ï~(t ± Δt) où I (t ± Δt) est une valeur estimée filtré de l'indice I (t) à un instant (t ± Δt) différent de (t), et I (t) la valeur courante (actuelle à l'instant t) de I, calculée à l'étape 6. Ainsi, la fonction E (t) fournit un écart instantané entre deux valeurs réelles (c'est-à-dire existant alors que le véhicule est en fonctionnement, et non pas en test sur banc comme lors de l'étape de l'élaboration des données contenues dans la table 7). La population des valeurs prises en compte intègre une population avec ratés de combustion et sans ratés de combustion, permettant ainsi d'obtenir une image réelle du fonctionnement du moteur, alors que le véhicule circule.
Les valeurs calculées de I (t) et I (t ± Δt) correspondront de préférence à des valeurs existant à des instants de fonctionnement relativement proches, c'est-à-dire appartenant de préférence soit à un même cycle de fonctionnement du moteur (typiquement un cycle à quatre temps), soit à des cycles distants entre eux d'au plus cinq cycles consécutifs, le chiffre de cinq cycles ayant été choisi comme illustrant cette relative proximité dans le temps entre les valeurs prises en compte, de façon tant à éviter de surcharger la mémoire du calculateur qu'à rendre éventuellement erratique le système, compte tenu des évolutions de fonctionnement du moteur.
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. Le choix du traitement des valeurs utilisées pour calculer la fonction E (t) à partir de valeurs moyennées et ou filtrées dans un filtre électronique approprié, dépend en particulier du nombre de valeurs que l'on souhaite prendre en compte et de l'utilisation que l'on souhaite faire de la valeur calculée E (t).
Si le nombre de valeurs prises en compte dans le calcul de I (t) est important, on pourrait souhaiter utiliser une valeur moyennée.
Utiliser une valeur filtrée peut par ailleurs permettre de s'exonérer de certaines données erratiques. On peut notamment éliminer lesdites valeurs erratiques ou bien encore les pondérées de manière à rendre leur influence négligeable.
Comme indiqué sur la figure jointe, la table 7 (unité mémoire) établie donc sur banc permet au calculateur embarqué sur le véhicule non seulement de calculer l'indice I
(t) comme expliqué ci-avant, mais également de calculer à l'étape 9 une valeur de seuil S correspondant, comme I (t), à une combinaison linéaire d'au moins deux indices élémentaires I, et donc telle que :
S = α h + β l2 + γ I3 compte tenu de l'exemple de combinaison linéaire retenue pour I (t).
Dans cette relation, α,β et γ sont les coefficients de pertinence précités, fonction de la charge C et du régime N du moteur lors de son test sur banc, \ l2, I3 étant trois valeurs de l'indice I établies à des instants différents choisis pendant le fonctionnement du moteur en test. A l'étape 10, on compare la valeur de E (t) à la valeur de seuil S, laquelle est donc fonction directement du régime N et de la charge C du moteur. Compte tenu de l'objet de l'invention, le seuil S sera établi de manière qu'un dépassement de sa valeur par E (t) corresponde, à l'instant de ce dépassement, à l'occurrence d'un raté de combustion (RC), ainsi diagnostiqué.
Un ou plusieurs seuils de défaut pourront être définis. L'unité mémoire 7 peut au demeurant contenir une cartographie de seuils, établie sur banc, pour différents (chaque) régime(s) moteur et charge(s) de la plage de fonctionnement de ce moteur. Cette cartographie pourra donc avoir été définie préalablement en provoquant artificiellement un défaut de combustion à des régimes et charges prédéfinis, en effectuant les mesures précitées d'écarts temporels (Δti) 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.
. A chaque cycle, alors que le véhicule roule normalement (par exemple 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 7 le seuil de défaut correspondant afin d'effectuer la comparaison évoquée ci-dessus.
Plus précisément, après chaque calcul de l'indice I (t), les moyens embarqués de calcul, programmés pour déterminer le régime et la charge du moteur à partir des données reçues du compteur d'impulsions associé au capteur 1 et d'un capteur de pression d'admission par exemple, peuvent extraire de la mémoire de la table 7 le seuil correspondant au régime et à la charge et comparer l'indice à ce seuil (étape 10). En cas de dépassement, une information de défaut peut être délivrée vers des moyens d'alerte pour engager l'action à exécuter (alarme, action sur un injecteur...).
En conclusion, on notera que le processus de combinaison linéaire d'indices de base (li, l2, l3), correspondant à un instant donné à l'état de fonctionnement du moteur en fonction de son régime N et de sa charge C, permet ici :
- de mettre en évidence les absences de combustion en choisissant, pour chaque point de fonctionnement, le meilleur indice disponible par une pondération appropriée,
- d'assurer une transition progressive entre les différents choix d'indice, sans inhiber le diagnostic et sans modifier la calibration de la détection,
- et de limiter les calculs de par la linéarité des traitements effectués par le calculateur, y compris les adaptations notamment lors des changements d'indice.
Il est également à noter que ce procédé évite un capteur auxiliaire pour décrire l'état de la chaussée, en permettant de garantir une détection conforme aux normes actuelles.
Il garantit également une couverture du diagnostic qui peut être continue dans le temps, même lorsque les conditions de fonctionnement du moteur nécessitent des changements fréquents de la sensibilité de la détection et des indices utilisés pour celle- ci.
Le temps de mise au point est également réduit, chaque détection à partir de l'indice de base sélectionné pouvant être calibré une fois pour toutes pour un régime fixé (lors du test sur banc), indépendamment de la pondération définitive liée à la dynamique du véhicule en fonctionnement.

Claims

REVENDICATIONS
1.- Procédé de détection de ratés de combustion d'un mélange entre un combustible et un comburant, dans l'un quelconque des cylindres d'un moteur à combustion interne, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : a) lors de certaines au moins des phases de combustion dans l'un au moins des cylindres, on calcule une valeur courante, à un instant (t) de fonctionnement du moteur, d'un indice I (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 I (t), on calcule la valeur courante au même instant (t) d'une fonction d'observation E (t) telle que :
E (t) = I (t) - T(t ± Δt) où I ( t ± Δt) est une valeur estimée de l'indice I (t) à un instant (t ± Δt) différent de (t), c) on compare la valeur courante de E (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 E (t) dépasse le seuil (S) l'indice I (t) étant calculé à partir d'une combinaison linéaire d'au moins deux indices élémentaires (li, l2, I3) représentatifs chacun des irrégularités de fonctionnement du moteur dans un domaine de fonctionnement (ΔC, ΔN) prédéterminé du moteur, les indices élémentaires (h, l2, I3) 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 testé sur banc.
2.- Procédé conforme à la revendication 1 , caractérisé en ce que les coefficients de pertinence ( ,β,γ) sont tabulés en fonction du régime (N) et de la charge (C) du moteur.
3.- Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les indices élémentaires ( , l2, l3) sont adaptés chacun pour augmenter le rapport signal sur bruit de la détection d'irrégularités de fonctionnement du moteur dans le domaine de fonctionnement (ΔC, ΔN) qui lui est associé.
4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les valeurs de I (t) et I (t ± Δt) calculées correspondent à des instants de fonctionnement (t) et (t ± Δt) appartenant à un même cycle de fonctionnement du moteur, ou à des cycles éloignés l'un de l'autre de moins de 720° de rotation du vilebrequin.
5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la valeur de I (t ± Δt) est une valeur filtrée dans un filtre électronique de données.
6.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la valeur de I ( t ± Δt) est une valeur moyennée correspondant à la valeur moyenne de plusieurs valeurs courantes de I (t) à plusieurs instants différents de l'instant (t) pour le calcul de l'indice I (t), ces valeurs étant triées ou pondérées de manière à ce que les valeurs correspondant à des irrégularités de combustion ne perturbent pas la valeur résultante I ( t ± Δt).
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