FR2821888A1 - Procede et dispositif de diagnostic d'une soupape de derivation d'un compresseur d'alimentation d'un moteur a combustion interne de vehicule - Google Patents

Abstract

Procédé de diagnostic d'une soupape de dérivation d'air d'un dispositif d'alimentation d'un moteur à combustion interne en déterminant une grandeur déduite du signal décrivant la charge du moteur à combustion interne. En cas de variations négatives de la charge et lorsqu'on détecte des pulsations de cette grandeur, on estime qu'au niveau de la soupape de dérivation il y a un fonctionnement défectueux.

Description

que la comparaison des durées est réalisée en effectuant leur quotient.

Etat de la technique La présente invention concerne un procédé de diagnostic d'une soupape de dérivation d'air d'un dispositif d'alimentation d'un mo teur à combustion interne en déterminant une grandeur déduite du signal décrivant la charge du moteur à combustion interne, ainsi qu'un dispositif pour commander une soup ape de dérivation d'un disp ositif d'alimentation comprenant une unité de commande qui détermine une grandeur déduite

d'un signal décrivant la charge du moteur à combustion interne.

L'invention concerne également des programmes mettant en

o _uvre le procédé.

Le document DE 197 12 850 A1 décrit un procédé pour commander une soupape de dérivation d'un compresseur d'un moteur à combustion interne commandé par un signal de commande électrique émis par un appareil de commande électronique. En ouvrant la soupape is de dérivation, on ouvre la conduite de dérivation contournant le compres seur du dispositif d'alimentation dans la tubulure d'aspiration et de cette manière on évite un décrochement de l'écoulement dans le compresseur du dispositif d'alimentation par un changement brusque de charge en passant du mode de charge au mode de ralenti (la pression dans la tubu o lure d'aspiration est supérieure à la pression amblante). Lorsque la sou pape de dérivation ne peut s'ouvrir par exemple à cause de son givrage ou pour d'autres raisons conduisant au blocage de la soupape, l'écoulement décroche et provoque des bruits de pulsations dans la tubulure d'aspiration du moteur. Ce décrochage de l'écoulement peut entraîner du s fait du guid age défavorab le de l' air à des pulsations extréme s qui p euvent endommager les paliers du turbocompresseur d'alimentation si ces pulsa tions se produisent fréquemment. Il est ainsi souhaitable de développer un diagnostic concernant une telle soupape de dérivation et notamment une procédure permettant de reconnaitre de manière sure et fiable que la

so soupape de dérivation est fermée et grippée.

Selon le document DE 197 40 918 A1 il est connu de dé terminer à partir du signal d'un capteur détectant la masse d'air alimen tant le moteur à combustion interne, un signal (signal de remplissage principal) représentant le remplissage du moteur à combustion interne; as ensuite, à partir par exemple de la position du volet d'étranglement, on détermine un autre signal de remplissage qui constitue un signal auxi

liaire de remplissage.

Avantages de l'invention La présente invention a pour but de remédier à ces incon vénients et concerne à cet effet un procédé du type défini cidessus, ca ractérisé en ce qu'en cas de variations négatives de la charge et lorsqu'on détecte des pulsations dans cette grandeur, on estime un fonctionnement

défectueux au niveau de la soupape de dérivation.

De manière, selon l'invention, le dispositif de commande est prévue pour que l'unité de commande vérifie en cas d'alternance négative de charge s'il existe des pulsations de cette amplitude, et en présence de o telles pulsations l'unité en déduit que la soupape de dérivation se trouve à

un état défectueux.

En vérifiant les pulsations de l'écoulement dans la tubulure d'aspiration, on peut faire un diagnostic pour déterminer la fermeture d'une soupape de dérivation éventuellement grippée. Cela permet, par la mise en marche d'un voyant de diagnostic, d'informer le conducteur d'un défaut de son système de commande du moteur et/ou d'enregistrer un message correspondant dans la mémoire de défauts pour permettre de localiser le défaut sans équivoque. On peut ainsi rapidement éliminer le défaut et protoger ainsi le turbocompresseur contre les incidents que

o pourraient produire les pulsations.

Suivant d'autres caractéristiques avantageuses on détecte les pulsations à l'aide d'un compteur qui effectue une opération de comp tage pour le dépassement vers le haut ou vers le bas de seuils donnés, après détection d'une variation de charge négative on détecte les pulsa s tions seulement après un temps de temporisation prédéterminé, on dé tecte une pulsation seulement après un temps minimum à partir du début jusqu'à la fin de la mesure des pulsations, en cas de variations positives de la charge on termine la mesure des pulsations, lorsqu'un état de défaut est reconnu, on enregistre le défaut et/ou on branche un voyant de dé faut. De façon avantageuse, la grandeur est un signal déduit du signal de pression dans la tubulure d'aspiration ou de la masse d'air, re présentant la charge ou le quotient de ce signal et d'un signal de remplis

sage déduit de la position du volet d'étranglement.

ss Enfin l'invention concerne un programme d'ordinateur comportant des moyens de code de programme pour effectuer toutes les

étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications l à 7, le pro

gramme étant exécuté dans un élément de calculateur, ainsi qu'un pro gramme d'ordinateur en tant que produit, avec des moyens de code de programme enregistrés dans un support de données lisibles par un ordi nateur pour effectuer l'opération selon l'une quelconque des revendica tions 1 à 7 si le produit de programme est exécuté sur un élément de s calculateur. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de modes de réalisation représentés dans les dessins an nexés dans lesquels: o - la figure 1 est une vue d'ensemble schématique d'un moteur équipé d'un turbocompresseur, d'une soupape de dérivation et d'un appareil de commande électronique, - la figure 2 montre un schéma du procédé de diagnostic de la soupape de dérivation, s - la figure 3 montre des chronogrammes caractéristiques représentant le

fonctionnement correspondant à cette procédure.

Description des exemples de réalisation

La figure 1 montre un moteur à combustion interne 1 équi pé d'une tubulure d'aspiration 2 et d'une tubulure d'échappement 3. La tubulure d'aspiration 2 est équipée d'un volet d'étranglement 4 et d'un capteur 5 qui détecte l'angle d'ouverture oc du volet d'étranglement 4. La tubulure d'aspiration 2 comporte en aval du volet d'étranglement 4, un capteur de pression 6 qui détecte la pression d'alimentation réelle Pvdk. Le moteur à combustion interne 1 comporte un capteur de vitesses de rota 2s tion 7 qui détecte la vitesse de rotation Nmot ou régime du moteur. Un appareil de commande SG reçoit l'angle d'ouverture a du volet d'étranglement 4, la pression d'alimentation réelle Pvdk, le régime du mo

teur Nmot et la pression ambiante mesurée Pu comme signaux d'entrée.

L'unité de commande SG reçoit également d'un débitmètre massique d'air so 18 installé dans la tubulure d'aspiration, un signal Mhfm représentant la

masse d'air alimentant le moteur à combustion interne.

Le moteur à combustion interne est équipé d'un dispositif d'alimentation comprenant une turbine à gaz 8 installée dans le canal d'échappement 3 et un compresseur 9 installé dans la tubulure ss d'admission 2. Le compresseur 9 est entraîné à partir de la turbine à gaz d'échappement 8 par l'intermédiaire d'un axe 98. La turbine de gaz d'échappement 8 est contournée de manière connue par une conduite de dérivation 10 équipée d'une soupape de dérivation 11. Le signal de com mande Ldtv de la soupape de dérivation 11 est généré par l'appareil de commande SG. La commande de la soupape de dérivation 11 ne sera pas décrite ci-après de manière plus détaillée car elle est connue des spécia listes. s Le compresseur 9 installé dans la tubulure d'admission 2 est court-circuité par une conduite de dérivation 12 par laquelle l'air de la tubulure d'admission 2 peut être reconduit du côté de la pression du compresseur 9 dans la tubulure d'admission 2 du côté aspiration du com presseur 9. Dans la conduite de dérivation 12 il est prévu une soupape de 0 dérivation 13 (dans l'exemple représenté cette soupape est commandée de manière pneumatique); cette soupape est reliée à une conduite de com mande 14. De la pression dans la conduite de commande 14 dépend

l'ouverture ou la fermeture de la soupape de dérivation 13.

La conduite de commande comporte une électrovanne 15 à commande électrique. Lorsque cette électrovanne 15 est fermée, la con duite de commande 14 est reliée à la conduite 16 qui débouche dans la tubulure d'aspiration 2 du côté aval du volet d'étranglement 4. Dans ce cas, la pression régnant du côté avant du volet d'étranglement 4 est appli quée à la soupape de dérivation 13. En fermant le volet d'étranglement 4, par exemple lorsque le véhicule est en mode de poussée, du côté avant du volet d'étranglement 4 il y aura une dépression. Si cette dépression qui arrive au niveau de la soupape de dérivation 13 dépasse un certain seuil, la soupape 13 s'ouvre et la conduite de dérivation diminue la pression du côté de sortie du compresseur 9 dans la tubulure d'admission 2. La pres 2s sion d'alimentation diminue ainsi du côté amont du volet d'étranglement 4

ce qui évite la mise en oscillations de la pression de compression.

La seule commande de la soupape de dérivation 13 par la pression du côté aval du volet d'étranglement 4 conduit à un comporte ment d'ouverture et de fermeture non défini de manière optimale de la soupape de ctrculation d'air 13. On remédie à cet inconvénient en ce qu'indépendamment de la pression régnant dans la tubulure d' aspiration 2, du côté aval du volet d'étranglement 4, on commande la soupape de dé rivation 13. Pour cela l'électrovanne 15 à commande électrique comporte un réservoir à dépression 17. Lorsque l'électrovanne 15 s'ouvre, une dé 3s pression est appliquée par la soupape de dérivation 13 en provenance du réservoir à dépression 17 par la conduite de commande 14 ce qui aboutit à l'ouverture immédiate de la soupape de contournement 13. L'ouverture ou la fermeture de l'électrovanne 15 dépendent d'un signal de commande B_ldsua appliqué à l'électrovanne 15. Ce signal de commande B_ldsua est

généré par l'appareil de commande SG.

Selon d'autres exemples de réalisation, à la place de la sou pape pneumatique et de sa commande on utilise une soup ape à com s mande électrique dans la conduite de dérivation, cette soupape étant alors

commandée à l'ouverture et à la fermeture par l'appareil de commande.

Du fait du problème développé ci-dessus du grippage de la soupape de dérivation en position de fermeture, il est souhaitable de pou voir détecter cet état de fonctionnement accidentel. La fonction de diag o nostic décrite ci-après permet une telle détection. Pour cela on exploite les pulsations accentuées qui se produisent dans la veine d'air du moteur à combustion interne et qui s'établissent si la soupape de dérivation est grippée à l'état fermé en cas de gradient brutalement négatif de la charge comme celui qui se produit par exemple lorsqu'on coupe les gaz. Les pul sations de l'écoulement d'air notamment dans le signal de la masse d'air, dans le signal de la pression de la tubulure d'admission, dans le signal de remplissage, etc... sont provoquées par un décrochage de l'écoulement au niveau du rotor du compresseur du turbocompresseur d'alimentation. On a constaté que ces pulsations du signal représentant l'écoulement d'air o lorsque la soupape est grippée à l'état fermé, sont tellement significatives dans toute la plage des vitesses de rotation qu'elles conviennent, indépen damment de la vitesse de rotation du moteur (régime du moteur) pour ga rantir la détection du défaut de la soupape. En particulier lorsque la soupape est grippée, par comparaison avec une soupape non grippée, on

s aura des amplitudes et des durées de pulsations beaucoup plus grandes.

Selon un exemple de réalisation préférentiel représenté à la figure 2 sous la forme d'un diagramme de procédé pour un programme d'ordinateur appliqué à l'appareil de commande SG, on examine en per manence une grand eur représentant l' éc o ulement d ' air alimentant le mo so teur à combustion interne pour déterminer la présence de pulsations pro duites de manière caractéristique dans l'état de fonctionnement es quissé ci- dessus. Pour cela, on détermine le dépassement de seuil et on compte les dépassements dans une période donnée. Si les pulsations ca ractéristiques de l'état de fonctionnement décrit ci-dessus se produisent, s5 on met à l'état un repère de défaut et/ou on affiche un état de défaut dans

la commande du moteur.

Le diagramme représenté à la figure 2 montre un pro gramme du microordinateur de l'appareil de commande. Les différents blocs représentent des programmes des parties de programme ou des éta pes de programme; les lignes de liaison entre les différents blocs tradui

sent le passage des informations.

A partir du signal de masse d'air, Mhfm ou du signal de la pression d'air, mesurée, selon le bloc 100, en procédant comme cela est connu dans l'état de la technique, on détermine un signal représentant le remplissage (charge) du moteur à combustion interne. Un signal corres pondant est fourni dans le bloc 102 à partir de l'angle oc du volet

d' étranglement en tenant compte d' au tre s p aramètre s de fonctionn ement.

o Les deux grandeurs de remplissage à savoir la grandeur principale de remplissage et la grandeur auxiliaire de remplissage sont réunies en un point de combinaison 104. Dans l'exemple de réalisation préférentiel, on forme le rapport de ces deux grandeurs. Ce rapport représente une gran deur déduite d'un signal de charge qui sera exploité ci-après. De plus, on i5 détermine un gradient de charge négatif. Ceci se fait dans l'exemple de réalisation préférentiel dans l'étape 106 sur la base du signal représentant la position de la pédale d'accélérateur ou d'un autre signal représentant une demande du conducteur et dont le gradient (par exemple celui résul tant d'une dérivation dans le temps) est comparé à un seuil. Si l'on a un o gradient négatif d'amplitude déterminé, suivant la durée de temporisation 108 on ferme un élément de commutation 110. La durée de temporisation 108 évite l'activation du diagnostic de la soupape de dérivation par de

brefs actionnements de la pédale d'accélérateur.

Dans un autre exemple de réalisation, on déduit le gradient s de charge négatif sur la base d'autres grandeurs par exemple des gran deurs de charge telles que la masse d'air, la pression d'aspiration, etc Lorsque l'élément de commutation 110 est fermé, on appli que le quotient de remplissage du bloc 104 à un comparateur à fenêtre 112; en cas de dépassement d'une valeur limite supérieure ou de dépas

so sement d'une valeur limite inférieure, ce comparateur fournit un signal.

En même temps, le signal de commutation de l'élément de commutation

est activé par un compteur 114 qui mesure le temps minimum.

A la fin de la période de temporisation et au départ de ce temps de mesure minimum, on examine le signal de remplissage ou le quotient pour déterminer les pulsations. En cas de pulsations dans le si gnal de remplissage, le discriminateur de fenêtre 112 fournit un signal en cas de dépassement de la limite supérieure ou de dépassement vers le bas de la limite inférieure. Ces flancs de pulsations préparés de la manière ainsi décrite par le discriminateur à fenêtre 112 sont appliqués à un compteur 116 qui les compte. En prédéterminant des seuils dans le dis criminateur 112 on garantit que seules soient saisies des pulsations qui proviennent du grippage à l'état fermé de la soupape de dérivation. A s l'intérieur de la période de la fenêtre de mesure, le compteur 116 compte à l'arrivée d'un signal du discriminateur 112. La fenêtre de mesure se ter mine lorsque disparaît le gradient de charge négatif c'est-à-dire lorsque par exemple on accélère de nouveau. Lorsque aucun gradient de charge, négatif n'est plus reconnu, alors à la fin de la période de temporisation, o l'élément de commutation 110 est commandé et passe dans la position représentée en trait plein; le compteur est arrêté et lorsque le flanc est reconnu dans l'élément de détection 118, le compteur 116 est remis à l'état initial. Si à la fois on a un signal de remise à l'état initial venant de l'élément 110 et un signal venant de l'élément 114 indiquant un dépasse s ment vers le haut du temps de mesure minimum, alors la porte ET 120 émet un signal qui représente par l'élément de commutation 122 placé symboliquement dans la position représentée, l'enregistrement de l'état de comptage du compteur 116 dans la cellule de mémoire 124 avant la remis

à l'état initial.

o Ainsi si l'enregistrement des impulsions est coupé pendant le temps de mesure minimum parce que le conducteur aura par exemple de nouveau accéléré, la valeur du comptage d'impulsions n'est pas trans férée à la cellule de mémoire. On évite ainsi d'avoir à corriger une erreur déjà reconnue, pour une soupape de dérivation, défectueuse. Si le temps s de comptage des impulsions est toutefois plus long que le temps minimum de mesure de la fenêtre, l'état de comptage des impulsions est enregistré dans la mémoire 124. La valeur enregistrée dans la cellule de mémoire 124 est alors vérifiée dans un étage à seuil 126 pour déterminer le dépas sement de la valeur limite supérieure et de la valeur limite inférieure. Si la valeur de l'état de comptage, enregistrée en mémoire dépasse la valeur li mite supérieure, un signal de comptage est enregistré dans une autre cellule de mémoire 128 pour commander le cas échéant un témoin de dé faut. Si l'état de comptage passe en dessous du seuil inférieur le cas échéant prédéterminé, alors l'entrée de défaut sera remise à l'état initial et 3s la lampe coupée; c'est-à-dire que l'on supposera que le défaut a été corri gé c'est-à-dire que la soupape de dérivation grippée jusqu'alors s'est ou verte. La figure 3b explicite de nouveau la procédure présentée ci dessus à l'aide de chronogrammes caractéristiques. La figure montre dans sa partie 3a, le chronogramme du signal, de la pédale d'accélération, le signal a du volet d'étranglement et le quotient de remplissage Am. La fl s gure 3b montre le chronogramme du signal de défaut. Tout d'abord on suppose que la pédale d'accélérateur a été actionnée et que le papillon d'étranglement est ouvert. Le quotient de remplissage possède une cer taine valeur sans que des pulsations ne se produisent. A l'instant to on relâche la pédale d'accélérateur et on détecte un gradient de charge néga o tif. Cela conduit à un retrait correspondant de la position oc du volet d'étranglement. A la fin du temps de temporisation, à l'instant t, on commence le comptage des impulsions (cela est représenté à la figure 3a dans le cas du défaut). A l'instant t, les pulsations s'atténuent; à l'instant ts on actionne de nouveau la pédale d'accélérateur de sorte que la détection des gradients négatifs de charge est neutralisée et on reçoit les impulsions comptées pour la détection de défaut. Comme dans le cas pré sent le compteur d'impulsions dépasse le seuil prédéterminé, à l'instant ts on fixe un masque de défaut. A l'instant t on observe un faible retour de la pédale d'accélérateur. Cela ne se traduit par aucune exploitation des o pulsations du fait de la temporisation. A l'instant ts commence l'opération déjà décrite à propos de l'instant to; cela signifie que la pédale d'accélérateur est relâchée et les pulsations produites sont comptées dans le signal du quotient. Comme il s'agit là de l'état de défaut, le signal de

défaut reste mis.

A la place du signal de quotient, dans d'autres modes de réalisation, on utilise la différence de deux signaux de remplissage (si gnaux de charge) ou une autre grandeur décrivant la déviation ou encore un signal de remplissage (signal fourni par le débitmètre massique d'air) pris seul à partir de la grandeur déduite du signal de charge pour détecter

les pulsations.

Claims (4)

REVENDICATIONS

1 ) Procédé de diagnostic d'une soupape de dérivation d'air d'un dispositif d'alimentation d'un moteur à combustion interne en déterminant une grandeur déduite du signal décrivant la charge du moteur à combustion s interne, caractérisé en ce qu' en cas de variations négatives de la charge et lorsqu'on détecte des pulsa tions dans cette grandeur, on estime un fonctionnement défectueux au

niveau de la soupape de dérivation.

2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détecte les pulsations à l'aide d'un compteur qui effectue une opération de comptage pour le dépassement vers le haut ou vers le bas de seuils s donnés. 3 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' après détection d'une variation de charge négative on détecte les pulsa

tions seulement après un temps de temporisation prédéterminé.

4 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes,

caractérisé en ce qu' on détecte une pulsation seulement après un temps minimum à partir du

s début jusqu'à la fin de la mesure des pulsations.

) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' en cas de variations positives de la charge on termine la mesure des pul sations. 6 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lorsqu'un état de défaut est reconnu, on enregistre le défaut et/ou on

3s branche un voyant de défaut.

7 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la grandeur est un signal déduit du signal de pression dans la tubulure d'aspiration ou de la masse d'air, représentant la charge ou le quotient de ce signal et d'un signal de remplissage déduit de la position du volet d'étranglement. s 8 ) Dispositif pour commander une soupape de dérivation d'un dispositif d'alimentation comprenant une unité de commande qui détermine une grandeur déduite d'un signal décrivant la charge du moteur à combustion interne, o caractérisé en ce que l'unité de commande vérifie en cas d'alternance négative de charge s'il existe des pulsations de cette amplitude, et en présence de telles pulsa tions l'unité en déduit que la soupape de dérivation se trouve à un état défectueux. 9 ) Programme d'ordinateur comp ortant des moyens de co de de pro gramme pour effectuer toutes les étapes du procédé selon l'une quelcon

que des revendications 1 à 7, le programme étant exécuté dans un

élément de calculateur.

) Programme d'ordinateur en tant que produit, avec des moyens de code de programme enregistrés dans un support de données lisibles par un ordinateur pour effectuer l'opération selon l'une quelconque des reven dications 1 à 7 si le produit de programme est exécuté sur un élément de