FR2837529A1 - Procede de protection d'un moteur a combustion interne contre un blocage des pistons - Google Patents

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Andreas Roth
Martin Haussmann
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Abstract

Procédé de protection d'un moteur à combustion interne contre un blocage de piston par choc d'essence, ou de son catalyseur contre une surchauffe. On contrôle la température des gaz d'échappement en cas de raté d'allumage d'un cylindre, et si sa température dépasse une température prédéterminée, on coupe le moteur car on peut avoir un à-coup d'essence dans le moteur ou une surchauffe du catalyseur. On évite ainsi d'endommager le moteur et le catalyseur.

Description

s Pa,, Patm APfap Domaine de l' invention La présente invention concerne
un procédé de protection d'un moteur à combustion interne contre un blocage de piston par choc d'essence ou pour protéger le catalyseur du moteur à combustion interne s contre une surchauffe, selon lequel un procédé de ratés de combustion
détermine de manière sélective par cylindre s'il y a des ratés de combus-
tion nécessitant de coup er l' alimentation en carburant vers le cylindre concerné. L'invention concerne aussi un procédé de protection d'un o moteur à combustion interne contre un choc d'essence ou pour protéger son catalyseur contre la surchauffe, lorsque la coupure du moteur avec la serrure de contact coupe également les injecteurs à haute pression alors
que l'allumage reste encore branché.
Enfin, l'invention concerne un procédé de protection d'un moteur à combustion interne contre un choc d'essence ou pour protéger
son catalyseur contre la surchauffe, selon lequel pour améliorer la régula-
rité de fonctionnement une régulation individuelle des cylindres détermine
si l'un des cylindres fournit un couple augmenté ou diminué.
Etat de la technique o On connaît de nombreux procédés différents pour détecter des ratés de combustion. Tous ces procédés ont pour but de couper l'alimentation en carburant du cylindre concerné par des ratés de com bustion. Si néanmoins un inUecteur à haute pression reste bloqué en po sition ouverte, on ne peut pas fermer cet injecteur à haute pression par un :5 signal de commande approprié. De ce fait, une quantité de carburant très importante arrive dans le cylindre ce qui peut se répercuter de manière
génante sur le catalyseur si le carburant imbrulé brule dans le catalyseur.
L' augmentation de temp érature qui en résulte dans le catalyseur p eut dé -
truire celui-ci et dans un cas extréme l'incident peut mettre le feu au véhi cule. De plus, une quantité de carburant excessive qui arrive dans un cylindre du fait d'une soupape ou indecteur à haute pression bloqué en position ouverte, peut pratiquement remplir complètement la chambre de combustion du cylindre avec du carburant lorsque le piston se déplace du point mort bas vers le point mort haut. Cela conduit au blocage du piston et à la rupture de la bielle ainsi qu'à d'autres dommages très importants dans le moteur. Ce blocage du piston est appelé choc d'essence dans le
cadre de la présente invention.
But de l'invention Depuis longtemps existe le problème d'un procédé pour protéger un moteur à combustion interne contre un choc d'essence en cas de raté de combustion dans un moteur à combustion interne et pour pro
s téger son catalyseur, sans nocessiter de moyens constructifs supplémen-
taires et permettant de protéger efficacement le moteur à combustion
interne et le catalyseur contre des dommages.
Exposé de l' invention La présente invention concerne un procédé pour protéger
o un moteur à combustion interne contre un choc d'essence ou pour proté-
ger son catalyseur contre la surchauffe, ce procédé étant caractérisé en ce qu'à partir de la masse d'air aspiré par le moteur à combustion interne et de la quantité de carburant à injecter dans le moteur, on forme une valeur de consigne conS, on compare la valeur de consigne cons avec une valeur
réelle ree mesurée dans l'installation d'échappement du moteur à com-
bustion interne et on coupe le moteur à combustion interne ou on génère un signal avertisseur si la valeur de consigne conS dépasse la valeur réelle mesurée ree d'une valeur supérieure à une valeur prédéterminée A\. Ce procédé permet, grâce à l'exploitation selon l'invention de grandeurs qui o existent de toute façon, de détecter un blocage d'un injecteur à haute
pression et de couper dans ce cas le moteur pour éviter tout dommage.
L'invention concerne également un autre procédé pour protéger un moteur à combustion interne contre un choc d'essence ou pour protoger son catalyseur contre la surchauffe, ce procédé étant ca s ractérisé en ce qu'on mesure la température des gaz d'échappement et en cas de température des gaz d'échappement trop élevée on coupe le moteur
à combustion interne.
Ce moyen garantit qu'aucune quantité importante de car-
burant n'arrive dans le catalyseur, et ainsi évite en cas de réaction avec
l'oxygène des gaz d'échappement de détruire le catalyseur par une sur-
chauffe. Ce procédé de l'invention ne nécessite lui non plus aucun capteur ni installation supplémentaire. De plus, ce moyen évite efficacement que
des quantités de carburant trop importantes s'accumulent dans le cylin-
dre risquant de produire le choc d'essence décrit ci-dessus car, avant que 3s ne se produise le choc, la température des gaz d'échappement augmente
de manière significative et/ou on détecte un raté de combustion.
Selon un autre développement avantageux du procédé de l'invention, on compare la température mesurce des gaz d'échappement à un modèle de température de gaz d'échappement et on coupe le moteur à
combustion interne si la température mesurée des gaz d'échappement dé-
passe d'une différence de température AT la température des gaz d'échappement fournie par le modèle de température des gaz
s d'échappement.
Ainsi, suivant l'état de fonctionnement du moteur à com-
bustion interne, on détectera, d'une part, une température des gaz d'échappement d'un niveau exceptionnellement élevé, et, d'autre part, on ne coupera le moteur à combustion interne que si cela est nécessaire pour
o protoger le moteur ou son catalyseur.
Le procédé selon l'invention s'applique d'une manière parti-
culièrement avantageuse à des moteurs à combustion interne à indection directe d'essence ainsi qu'à des moteurs à combustion interne à indection dans la tubulure d'admission pour répondre à la future norme américaine s concernant les gaz d'échappement (norme SULEV) car dans le cas de ces deux types de moteurs à combustion interne, il y a au moins un capteur de température des gaz d'échappement, et méme en général un modèle de température des gaz d'échappement. Dans ces cas, le procédé selon
l'invention peut s'utiliser sans nécessiter d'installation supplémentaire.
o Selon un autre procédé de l'invention, pour protéger le mo teur à combustion interne contre un choc d'essence ou protéger son cata lyseur contre la surchauffe, procédé selon lequel lorsqu'on coupe le moteur à combustion interne avec la serrure de contact, on coupe égale ment les indecteurs à haute pression alors que l'allumage reste encore s branché, on mesure la vitesse de rotation du moteur après un nombre prédéterminé de rotations de celui-ci, on compare la vitesse de rotation
mesurée à une vitesse de rotation de référence, et on diagnostique un dé-
faut d'étanchéité d'une soupape d'injection à haute pression si la vitesse
de rotation mesurée est supérieure à la vitesse de rotation de référence.
o Pour détecter le blocage d'un indecteur à haute pression indépendamment de la vitesse de rotation finale du moteur à combustion interne lors de l'arrét des injecteurs à haute pression, on peut effectuer le procédé en
comparant des gradients de vitesses de rotation.
Ce procédé utilise une coupure du moteur à combustion
ss interne optimisée du point de vue de l'émission des gaz d'échappement.
Pour cela, lorsqu'on extrait la clé de la serrure de contact, comme dans tout véhicule, la borne correspondante (borne désignée habituellement par la référence 15) reste coupée du courant. Or, cette borne 15 coupe égale ment les injecteurs à haute pression en même temps que l'on extrait la clé de contact de la serrure de contact. L'allumage reste activé pendant un certain temps, par exemple pour un certain nombre de rotations du mo teur à combustion interne ou pendant une certaine durée. Cela signifie s que du carburant qui arriverait éventuellement dans les chambres de combustion après la coupure du moteur sera brûlé. Si le moteur à com bustion interne fonctionne correctement, sa vitesse de rotation diminue d'une certaine manière. Mais si un injecteur à haute pression reste tota lement ou partiellement ouvert, une certaine quantité de carburant arrive
o alors par cet indecteur dans la chambre de combustion correspondante.
Elle y sera allumoe de sorte que la vitesse de rotation du moteur à com bustion interne diminuera moins rapidement que si tous les indecteurs fonctionnaient correctement. Par la comparaison de la vitesse de rotation mesurée à une vitesse de rotation de référence, on peut ainsi diagnosti
s quer qu'un indecteur à haute pression présente un défaut d'étanchéité.
Au lieu de la vitesse de rotation du moteur, ce procédé peut utiliser le gradient de cette vitesse. Dans ce cas on détermine le gradient de la vitesse de rotation du moteur à combustion interne après un nombre prédéterminé de rotations, on compare le gradient de vitesse de rotation o obtenu à un gradient de vitesse de rotation de référence, et on diagnosti que un défaut d'étanchéité d'un injecteur à haute pression si le gradient de vitesse de rotation obtenu est inférieur ou supérieur au gradient de vi
tesse de rotation de référence.
Selon un autre complément de l'invention, l'injecteur ayant s un défaut d'étanchéité peut se déterminer à partir de l'évolution de la vi tesse de rotation du moteur à combustion interne, car chaque fois que le cylindre correspondant à l'injecteur à haute pression non étanche se trouve dans son cycle de travail, on aura une augmentation de la vitesse
de rotation du moteur à combustion interne.
D'autres développements de l'invention prévoient l'émission d'un signal transmis à une mémoire de défaut qui indique l'existence d'une soupape d'injection à haute pression non étanche et/ou indique la soupape d'injection à haute pression qui n'est pas étanche, de sorte que lors d'un prochain passage au garage, on pourra diagnostiquer le défaut
3s rapidement et de manière fiable.
Selon l'invention, il est en outre prévu qu'après un nombre prédéterminé de rotations du moteur à combustion interne on coupe l'allumage. En variante, dès que l'on détecte une soupape d'injection à haute pression non étanche, on coupe l'allumage et/ou on ouvre complè tement le volet d'étranglement de la tubulure d'admission pour minimiser
le risque de dommage du moteur à combustion interne.
s Selon un autre développement du procédé de l'invention, pour protéger le moteur à combustion interne contre un choc d'essence ou pour protéger son catalyseur contre la surchauffe, si un procédé pour améliorer la régularité de fonctionnement par une régulation individuelle des cylindres permet de détecter que l'un des cylindres fournit un couple o plus élevé ou plus faible que le couple de consigne, on arréte le moteur à combustion interne si après une augmentation de couple on a une dimi nution de couple. Lorsqu'il se produit tout d'abord une augmentation de couple suivie d'une diminution de couple, la probabilité est grande qu'un indecteur à haute pression est tout d'abord bloqué en position partielle s ment ouverte et qu'ensuite elle est bloquée en position pratiquement tota lement ouverte. Cette situation est particulièrement dangereuse pour un
moteur à combustion interne car on peut alors avoir le choc d'essence.
C'est pourquoi immédiatement après avoir détecté un couple réduit on
coupe le moteur.
o Un autre développement de ce procédé est caractérisé en ce que lors de la première mise en route du moteur à combustion interne, on détermine les valeurs limites pour la régulation de la régularité de fonc tionnement du moteur à combustion interne et notamment on l'enregistre dans une mémoire RAM permanente. On tient ainsi compte des disper
s sions des fabrications en série pour appliquer le procédé de l'invention.
Selon un autre complément de l'invention, on émet un si gnal avertisseur si l'un des cylindres fournit un couple plus important que
les autres.
Pour augmenter la fiabilité de détection du blocage d'un in so jecteur ou soupape d'inJection à haute pression, on peut prévoir en va riante, en plus des procédés décrits ci-dessus, de former une valeur de consigne à partir de la masse d'air aspiré par le moteur et de la quantité de carburant inJectée dans celui-ci pour comparer cette valeur de consigne à la valeur réelle mesurée dans l'installation d'échappement du moteur, et ss on génère un signal avertisseur redondant si la valeur de consigne dé passe la valeur rcelle mesurée d'une certaine différence. Le signal avertis seur redondant peut étre utilisé avec d'autres signaux de défaut pour
couper le moteur à combustion interne.
Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 montre un ordinogramme décrivant un premier procédé de s l'invention, - la figure 2 montre un ordinogramme d'un second exemple de réalisa tion d'un procédé selon l'invention, - la figure 3 montre un ordinogramme d'un troisième exemple de réali
sation d'un procédé selon l'invention.
o Description des exemples de réalisation
Selon la figure 1, dans le procédé représenté, après le dé marrage du procédé, on appelle dans l'étape S le signal provenant d'un
quelconque procédé de détection de ratés d'allumage sélectifs par cylindre.
Lorsqu'un raté d'allumage est détecté, on coupe la soupape d'indection à s haute pression associée à ce cylindre. Lorsqu'aucun raté n'est détecté, le
procédé se termine.
Au cas o un raté est détecté, on vérifie dans l'étape S' si la température des gaz d'échappement est trop élevée. Cela peut se faire par exemple en mesurant la température des gaz d'échappement. Si la tempé o rature des gaz d'échappement, mesurée, dépasse une valeur limite prédé terminée, qui dépend éventuellement du point de fonctionnement, on coupe le moteur. En variante, on peut déterminer si la température des gaz d'échappement est très élevée en comparant la température mesurée avec des valeurs de la température des gaz d'échappement fournies par un modèle de températures de gaz d'échappement. Si la différence de tempé rature AT produite est supérieure à une différence de température maxi
male prédéterminée, on coupe également le moteur à combustion interne.
Si la température des gaz d'échappement n'est pas trop éle vée, on peut laisser fonctionner le moteur à combustion interne et le véhi
cule peut poursuivre sa route.
La figure 2 montre un ordinogramme d'un second exemple de réalisation d'un procédé selon l'invention. Dans l'étape So on lance le programme de fin de course par l'extraction de la clé de contact de sa ser rure; ce programme consiste entre autre à laisser fonctionner l'allumage 3s pendant un certain nombre d'opérations d'allumage Zfn alors que les sou papes d'injection à haute pression reliées à la borne 15 de la serrure de
contact ne sont plus alimentées en courant.
Dans l'étape S on vérifie si le nombre d'allumages produits dans le moteur à combustion interne, à compter de l'extraction de la clé de contact de la serrure de contact, est inférieur au seuil d'arrêt Zfin. Si
cela n'est pas le cas, on coupe le contact comme représenté par l'étape Ss.
s Si le nombre d'allumages, après la coupure du moteur à combustion interne, est inférieur au seuil Zfn, on demande si le nombre d'allumages après l' extraction de la clé de contact est inférieur à un nom bre prédéterminé de rotations Zreq. Cette requête se fait dans l'étape S. Si le nombre d'allumages est inférieur à Zreq, le programme recommence par o l'étape S. Dans le cas contraire, on vérifie dans l'étape S: si la vitesse de rotation du moteur est supérieure ou égale à une vitesse de rotation de référence nRef. Si cela est le cas, cela signifie qu'au moins une soupape d'indection à haute pression n'est pas étanche ce qui se traduit par l'existence de cycles de fonctionnement bien que les injecteurs à haute
pression soient coupés du courant.
Dans une étape suivante S, on détermine la soupape non étanche en mettant les cylindres au même niveau, c'est- à- dire en régulant le ralenti pour déterminer l'évolution de la vitesse de rotation du moteur à combustion interne pendant un tour. A partir de la position du vilebrequin o à l'instant o sa vitesse de rotation augmente, on peut déterminer sans
équivoque le cylindre dont l'indecteur à haute pression n'est pas étanche.
Au cours d'une étape suivante Si5 on transmet le signal ca ractérisant l'injecteur non étanche à une mémoire de défaut. Pour éviter le risque d'endommager le moteur à combustion interne on peut immédia s tement couper l'allumage dans l'étape S et ouvrir le volet d'étranglement de la tubulure d'admission comme cela est indiqué par l'étape S. Les étapes S, S5, Sté, Si peuvent être utilisées toutes ensembles ou selon une quelconque combinaison. Au plus tard, lorsque le nombre de rota tions, après extraction de la clé de contact de la serrure de contact, est supérieur à Zfn, on coupe l'allumage (voir l'opération Si8) et le procédé se termine. La figure 3 montre un autre exemple de réalisation d'un procédé selon l'invention. Ce procédé se compose de deux parties. Lors de la première mise en route S2O du moteur à combustion inteme, on déter 3s mine le s valeurs limite s p our l' é quilibrage de s cylindres ZGSTmax et ZGSTmin servant à la régulation de la régularité de fonctionnement du moteur à combustion inteme; cette régulation est également appelée comme indiqué, équilibrage des cylindres. Cette détermination des valeurs limites ZGSTmax et ZGSTmin se fait dans l'étape S. En même temps, on enregistre ces valeurs limites dans une mémoire, notamment une mémoire permanente RAM. Par cette détermination individuelle des valeurs limites lors de la première mise en route du moteur à combustion interne, on s peut tenir compte des dispersions de caractéristiques que l'on rencontre
dans la série de fabrication.
A chaque démarrage suivant du moteur à combustion in-
terne, selon l'étape S de la figure 3, on vérifie si les valeurs d'équilibrage de cylindre mesurées (valeurs ZGSI] qui sont une mesure de la régularité o du fonctionnement du moteur à combustion interne, dépassent les valeurs
maximales et minimales ZGSTmax et ZGSTmin vers le haut ou vers le bas.
En l'absence de dépassement vers le haut ou vers le bas, le moteur à
combustion interne fonctionne normalement et rien ne se passe.
Si les valeurs limites ZGSTmax et ZGSTmin sont dépassées s vers le haut ou vers le bas, on branche en variante ou de manière cumulée
un voyant lumineux et on coupe le moteur à combustion interne. Ces opé-
rations sont groupées dans l'étape S.

Claims (10)

REVENDICATIONS
1 ) Procédé de protection d'un moteur à combustion interne contre un blocage de piston par choc d'essence ou pour protéger le catalyseur du moteur à combustion interne contre une surchauffe, selon lequel un pro s cédé de ratés de combustion détermine de manière sélective par cylindre s'il y a des ratés de combustion nécessitant de couper l'alimentation en carburant vers le cylindre concerné, caractérisé en ce qu' à partir de la masse d'air aspiré par le moteur à combustion interne et de o la quantité de carburant à indecter dans le moteur, on forme une valeur de consigne conS. on compare la valeur de consigne conS avec une valeur
réelle ree mesurée dans l'installation d'échappement du moteur à com-
bustion interne et on coupe le moteur à combustion interne ou on génère un signal avertis s seur si la valeur de consigne iconS dépasse la valeur rcelle mesurée ree!
d'une valeur supérieure à une valeur prédétermince A\.
2 ) Procédé de protection d'un moteur à combustion interne contre un choc d'essence ou pour protéger le catalyseur du moteur contre une sur o chanffe, avec un procédé déterminant de façon sélective par cylindre, si des ratés de combustion se produisent dans un cylindre et couper l'alimentation en carburant du cylindre concerné, caractérisé en ce qu' on mesure la température des gaz d'échappement et en cas de tempéra s ture des gaz d'échappement trop élevée on coupe le moteur à combustion interne. 3 ) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu' on compare la température mesurée des gaz d'échappement à un modèle de température de gaz d'échappement et on coupe le moteur à combustion interne si la température mesurée des gaz d'échappement dépasse d'une
différence de température AT la température des gaz d'échappement four-
nie par le modèle de température des gaz d'échappement.
3s
4 ) Procédé selon l'une des revendications 1 à 3,
caractérisé en ce que le moteur à combustion interne est un moteur à indection directe d'essence.
) Procédé selon l'une des revendications 1 à 3,
s caractérisé en ce que le moteur à combustion interne comporte une indection dans la tubulure d'admission. 6 ) Procédé de protection d'un moteur à combustion interne contre un
o choc d'essence ou pour protéger son catalyseur contre la surchanffe, lors-
que la coupure du moteur avec la serrure de contact coupe également les indecteurs à haute pression alors que l'allumage reste encore branché, caractérisé en ce qu' on mesure la vitesse de rotation du moteur à combustion interne d'après
s un nombre prédéterminé de rotations (nreq), on compare la vitesse de rota-
tion mesurée à une vitesse de rotation de référence, et on diagnostique un défaut d'étanchéité d'un injecteur haute pression si la
vitesse de rotation mesurée est supérieure à la vitesse de rotation de réfé-
rence. 7 ) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu' on détermine le gradient de la vitesse de rotation du moteur à combustion interne après un nombre prédéterminé (nreq) de rotations, on compare le 2s gradient de vitesse de rotation obtenu à un gradient de vitesse de rotation de référence, et on diagnostique un défaut d'étanchéité d'un indecteur à haute pression si
le gradient de vitesse de rotation obtenu est inférieur ou supérieur au gra-
dient de vitesse de rotation de référence.
8 ) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu' on détermine la soupape d'injection à haute pression présentant un défaut d'étanchéité à partir de l'évolution dans le temps de la vitesse de rotation
3s du moteur à combustion interne.
9 ) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu' on trans met à une mémoire de défaut un signal qui indiqu e l' existence d'une soupape d'indection à haute pression représentant un défaut d'étanchéité et/ou qui indique la soupape d'injection à haute pression non étanche. s ) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu' après un nombre prédéterminé de rotations (nnin) du moteur à combustion
inteme on coupe l'allumage.
11 ) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu, après avoir détecté un injecteur haute pression présentant un défaut d'étanchéité, on coupe immédiatement l'allumage et l'installation
s d'injection.
12 ) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu' après avoir détecté un défaut d'étanchéité d'un injecteur haute pression, on ouvre complètement le volet d' étranglement de la tubulure d' admission
du moteur à combustion interne.
13 ) Procédé de protection d'un moteur à combustion inteme contre un choc d'essence ou pour protéger son catalyseur contre la surchauffe, selon
s lequel pour améliorer la régularité de fonctionnement une régulation indi-
viduelle des cylindres détermine si l'un des cylindres foumit un couple augmenté ou diminué, caractérisé en ce qu' on arrête le moteur à combustion inteme si on détermine un couple dimi
nué après un couple augmenté.
14 ) Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que lors de la première mise en route du moteur à combustion inteme, on dé
3s termine les valeurs limites (ZGSTmax, ZGSTmin) pour la régulation de la ré-
gularité de fonctionnement du moteur à combustion interne et notamment
on l'enregistre dans une mémoire RAM permanente.
) Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce qu' on émet un signal avertisseur si l'un des cylindres fournit un couple plus important, en particulier un couple supérieur à une valeur limite mise en
s mémoire (ZGSTmax).
16 ) Procédé selon l'une des revendications 1 à 15,
caractérisé en ce qu' à partir de la masse d'air aspiré par le moteur à combustion interne et de o la quantité de carburant injectée dans le moteur, on forme une valeur de consigne (Xcons), on compare cette valeur de consigne (\cons) à une valeur
réelle (\ree) mesurée dans l'installation d'échappement du moteur à com-
bustion interne et on génère un signal avertisseur redondant si la valeur
de consigne (\cons) dépasse la valeur mesurée (\ree) d'une valeur () pré-
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