FR2909134A1

FR2909134A1 - Procede et dispositif de detection d'un etat de fonctionnement defectueux lors de la coupure de cylindre d'un moteur a combustion interne

Info

Publication number: FR2909134A1
Application number: FR0759361A
Authority: FR
Inventors: Dirk Hartmann; Georg Mallebrein; Werner Mezger; Andreas Roth; Henri Barbier; Nikolas Poertner; Juergen Rappold; Ingo Fecht
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-11-29
Filing date: 2007-11-28
Publication date: 2008-05-30
Also published as: US20080312785A1; DE102006056326A1; US8103433B2

Abstract

Procédé de détection d'un état de fonctionnement défectueux en cas de coupure de cylindre d'un moteur à combustion interne en ayant au moins deux bancs de cylindres (B1, B2), le moteur ayant une installation (17.1, 17.2) respective pour déterminer le coefficient lambda de la combustion dans chaque banc de cylindre (B1, B2).En cas de variation en sans opposé des coefficients des bancs de cylindres (B1, B2) on conclut à une coupure défectueuse des cylindres.

Description

1 Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé de

détection d'un état de fonctionnement défectueux en cas de coupure de cylindre d'un moteur à combustion interne en ayant au moins deux bancs de cylindres, le moteur ayant une installation respective pour déterminer le coefficient lambda de la combustion dans chaque banc de cylindres. Etat de la technique Dans les moteurs à combustion interne à coupure de cylindre le risque est qu'un cylindre qui aurait dû effectivement être déclenché soit coupé à tort ou qu'un cylindre qui doit être coupé ne sera pas coupé par erreur. Un tel état de fonctionnement défectueux est habituellement détecté par la détection des ratés d'allumage. Une telle détection de ratés est par exemple décrite dans le document JP 2004-100486. Lors de la détection du défaut par la dé- 15 tection du raté il n'est toutefois pas possible de distinguer entre un cylindre qui par erreur n'a pas été coupé et un cylindre qui a été coupé par erreur par rapport à un raté de combustion habituel. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un pro- 20 cédé et un dispositif permettant de distinguer un défaut de coupure de cylindre d'un raté de combustion. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, la présente invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'en cas de variation en sens 25 opposé des coefficients des bancs de cylindres on conclut à une cou-pure défectueuse des cylindres. Dans le cas d'un moteur à combustion interne à injection dans la tubulure d'admission ainsi que dans le cas d'un moteur à combustion interne à injection directe d'essence, la coupure de cylindre est 30 habituellement réalisée de façon à laisser en permanence fermée la soupape d'admission ou la soupape d'échappement du cylindre pour que de l'air ne soit pas poussé à travers le cylindre. En même temps on annule la quantité de carburant à injecter. L'installation pour déterminer le coefficient lambda de chaque banc de cylindres est habituelle- 2909134 2 ment une sonde à oxygène qui peut fournir un signal électrique représentant le coefficient lambda du banc de cylindres respectif. La valeur réelle du coefficient lambda est asservie sur une valeur de consigne par une installation de régulation par exemple 5 d'un appareil de commande du moteur à combustion interne. L'écart de régulation peut se saisir par exemple sous la forme d'un coefficient de régulation. Une variation en sens opposé des coefficients lambda des bancs de cylindres signifie notamment une variation correspondante des coefficients lambda des différents bancs de cylindres ou encore une variation correspondante des coefficients de régulation des bancs de cylindres. La variation des coefficients lambda se définit de préférence par une action sur la régulation et notamment de manière préférentielle on associe un coefficient de régulation à chaque banc de cylindres et l'action de régulation se fait comme variation du coefficient de régula- tion par rapport à une grandeur de consigne. Ainsi, au lieu d'observer les coefficients lambda des bancs de cylindres on peut observer le comportement de la régulation des coefficients lambda par des actions de régulation. En cas de fonctionnement du moteur à pleine charge, le banc du cylindre défectueux qui a été à tort coupé et que l'air traverse sera de préférence identifié si le coefficient de régulation du banc de cylindres varie dans le sens d'une réduction de la quantité injectée. L'appauvrissement du coefficient de régulation signifie ici que la régulation du banc de cylindres cherche un mélange maigre. En cas de fonc-tionnement du moteur à demi-charge, le banc d'un cylindre défectueux qui n'a pas été coupé par erreur sera de préférence identifié en ce que le coefficient de régulation du banc de cylindres varie dans le sens d'une augmentation de la quantité injectée. Cela signifie que la régulation cherche à régler un mélange plus riche pour le banc de cylindres.

Le problème évoqué ci-dessus est également résolu par un dispositif, notamment un appareil de commande du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'en cas de variations opposées des coefficients lambda des bancs de cylindres on conclut à une coupure défectueuse des cylindres. Le problème selon l'invention est également résolu par un programme d'ordinateur avec un code programme pour la mise en ceu- 2909134 3 vre de toutes les étapes du procédé lorsque le programme est exécuté par un ordinateur. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière 5 plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un schéma d'un moteur à combustion interne à deux bancs de cylindres, - la figure 2 montre un ordinogramme du procédé.

10 Description d'un exemple de réalisation de l'invention La figure 1 montre un moteur à combustion interne 10 à deux bancs de cylindres appelés bancs B1 et B2 d'un moteur à huit cylindres. De façon analogue, on peut également avoir des montages à par exemple quatre cylindres, six cylindres, dix cylindres, douze cylindres 15 ou analogue, ayant un collecteur d'admission commun. Les cylindres portent les numéros 1 à 8. A chaque cylindre 1 à 8 est associé une conduite d'admission 11 débouchant dans un collecteur d'admission commun 12. Le collecteur d'admission 12 comprend un volet d'étranglement 13 ainsi qu'un débitmètre massique d'air 14. Chaque 20 canal d'admission 12 est équipé d'un injecteur 15. A l'aide des injecteurs 15 on injecte le carburant dans le canal d'admission 11 respectif. Chacun des cylindres 1-8 comprend au moins une soupape d'admission et au moins une soupape d'échappement non représentées de manière détaillée dans le schéma de la figure 1. En ouvrant la soupape 25 d'admission respective d'un cylindre on peut y introduire de l'air ou un mélange d'air et de carburant dans lequel on a injecté du carburant à l'aide de l'injecteur pour alimenter le cylindre respectif. En ouvrant la soupape d'échappement correspondante, on expulse le mélange de carburant brûlé dans l'échappement vers le collecteur de gaz 30 d'échappement 16. Les conduites de gaz d'échappement 16 sont regroupées dans un collecteur de gaz d'échappement 16.1 commun pour le banc 1 et un collecteur commun 16.2 pour le banc 2 ; ces collecteurs débouchent dans une conduite commune de gaz d'échappement 16.3. Cha- 35 cune des conduites de gaz d'échappement 16.1, 16.2 est équipée d'une 2909134 4 sonde lambda portant respectivement les références 17.1 et 17.2. A l'aide des sondes lambda 17.1, 17.2 on peut mesurer le coefficient lambda de chaque banc de cylindres B1, B2. Les sondes lambda 17.1, 17.2 génèrent à cet effet un signal électrique représentant le coefficient 5 lambda respectif. En aval des sondes lambda 17.1, 17.2 on a un ou plusieurs catalyseurs de gaz d'échappement ; on peut également avoir d'autres éléments équipant une sortie tel qu'un turbocompresseur de gaz d'échappement ou un moyen analogue. Le coefficient lambda indique la teneur en oxygène du 10 mélange carburant-air par rapport à la teneur en oxygène nécessaire à une combustion stoechiométrique. Le coefficient lambda est régulé individuellement par cylindre ou par banc de cylindres sur une valeur de consigne. Des grandeurs de commande de la régulation sont par exemple la quantité de carburant injectée par cylindre, la quantité d'air et 15 par exemple dans le cas d'une commande variable de soupape, les du-rées de commande des soupapes d'échange de gaz. Cela permet de régler individuellement le degré de remplissage des cylindres. Pour tous les cylindre en commun, on peut influencer le degré de remplissage également en réglant le volet d'étranglement.

20 A côté du fonctionnement du moteur à pleine charge pour lequel tous les cylindres participent au couple fourni par le moteur au vilebrequin, il existe également un fonctionnement du moteur à demi-charge pour lequel seulement une partie des cylindres du moteur génère le couple. Les autres cylindres sont entraînés ; cela peut par 25 exemple se faire en annulant la quantité de carburant injectée dans les cylindres respectifs. Dans le cas d'une commande variable de soupape il est en outre possible de fermer ou d'ouvrir en permanence la ou les soupapes d'admission d'un cylindre entraîné. Si la ou les soupapes d'admission ou les soupapes d'échappement d'un cylindre restent fermées en permanence, il n'y aura pas de passage d'air. Mais si la quantité injectée est annulée, l'air est simplement poussé à travers le cylindre car il est aspiré à partir de la tubulure d'aspiration et est expulsé dans la veine des gaz d'échappement. Ci-après on suppose qu'un cylindre coupé ne laisse pas traverser d'air et qu'en cas de cylindre coupé il n'y a 35 pas injection de carburant.

2909134 5 A la figure 1, les cylindres coupés sont caractérisés par un cercle noir. On a représenté un mode de fonctionnement du moteur à demi-charge selon lequel les cylindres 2, 3, 5 et 8 ne sont pas activés. Dans le cas d'un cylindre coupé (non activé), on peut rencontrer en 5 principe deux défauts. D'une part, le cylindre peut avoir été activé par erreur alors qu'il aurait dû être effectivement coupé et aucun carburant ne sera injecté ; de l'air sera par erreur transféré à travers le cylindre. D'autre part, un cylindre peut avoir été coupé par erreur ou au moins les soupapes d'admission ou d'échappement du cylindre défectueux restent fermées bien que du carburant soit injecté dans le cylindre. Dans le cas de cylindres activés par erreur, en mode de fonctionnement à demi-charge, plus d'air que nécessaire sera aspiré. Par exemple, dans le cas du moteur à huit cylindres dans lequel en mode de fonctionnement à demi-charge 4 des huit cylindres doivent être 15 déclenchés, dans le cas d'un cylindre activé par erreur, 5 cylindres recevront de l'air frais alors qu'il n'en était prévu que 4. C'est pourquoi tous les cylindres fonctionnant correctement sont alimentés avec un excédent de 25 % de carburant. Sur un banc sans commande défectueuse de soupape, cet excédent de carburant apparaît immédiatement 20 au niveau de la sonde lambda et la régulation du coefficient lambda élimine cet excédent de carburant en demandant un appauvrissement du mélange alimentant ce banc. La régulation du coefficient lambda régule la valeur du coefficient lambda de chaque banc de cylindres sur un coefficient lambda de consigne ; la valeur réelle du coefficient lambda 25 est combinée par un coefficient de régulation avec la valeur de consigne du coefficient lambda. Le coefficient de régulation peut ainsi réguler le coefficient lambda de façon individuelle par cylindre ou individuellement par banc. Dans le cas d'un mélange enrichi de 25 %, le coefficient tombe à 0,8. Le banc à commande de soupape défectueuse, pour deux 30 cylindres (en partant de ce que dans le cas d'un moteur à 8 cylindres, deux cylindres d'un banc sont déclenchés et deux cylindres sont coupés) par la commande préalable on aura tout d'abord un excédent de carburant de 25 % alors qu'un cylindre sera traversé par de l'air pur. Il en résulte un bilan de 3 parties d'air et de 2,5 parties de carburant, ce 35 qui donne une valeur à 3/2,5 = 1,2 pour le coefficient lambda. Suivant 2909134 6 le degré de mélange, la position dans laquelle est montée la sonde et le tube protecteur ainsi qu'en fonction du type de sonde lambda (sonde continue, 2.sondes ou moyens analogues) la régulation du coefficient lambda assurera un enrichissement significatif et l'excédent de carbu- 5 rant sera augmenté d'autant. Les réactions en sens opposé des coefficients de régulation des deux bancs permettent de constater ce défaut et d'identifier le banc défectueux. Dans la mesure où le moteur a un raté d'injection ou un raté d'allumage, seul un banc réagira et il n'y aura ni banc plus riche ni 10 banc plus pauvre. Les réactions en sens opposé des deux coefficients de régulation lambda sont un indice de cylindres activés à tort ou permettent de distinguer entre les ratés. Un cylindre coupé par erreur, c'est-à-dire un cylindre dans lequel on injecte mais dans lequel par erreur il n'y a pas d'échange 15 des gaz, produit également une nouvelle répartition de la masse d'air et une adaptation erronée de la précommande de mélange. L'effet est toutefois plus faible car l'écart de commande préalable ne concerne que (1-1/nombre de cylindres) * 100 %. Contrairement au cas évoqué précédemment, si un cylindre est fermé par erreur, c'est-à-dire s'il n'y a pas 20 d'échange de gaz par erreur dans le cylindre dans lequel du carburant est injecté, cela se traduira par une accumulation de carburant en amont des soupapes d'admission dans le cas d'un injecteur de tubulure d'admission. Après un certain temps, la quantité de carburant à injecter dans le tube oscillant du cylindre concerné se répartira de plus en plus 25 sur les autres cylindres du même banc de cylindres. Ainsi, les coefficients de régulation lambda changeront de nouveau de manière réciproque entre les bancs de cylindres. Le banc fonctionnant avec défaut reçoit 7/8 du carburant nécessaire, ce qui correspond à un enrichisse-ment par le coefficient de régulation lambda d'environ 14 %. Le banc de 30 cylindres avec la commande de soupape défectueuse reçoit la quantité de carburant de quatre cylindres mais seulement une charge d'air de trois cylindres. Il en résulte une quantité de 3 parties et d'une quantité de carburant de 4*7/8 = 7/2 = 3,5 parties de carburant. Si le coefficient lambda n'est pas régulé, on obtient un coefficient lambda de 3/3,5 = 2909134 7 6/7, c'est-à-dire environ 0,867. Le coefficient lambda du banc défectueux sera ainsi affaibli de 14 %. Même en cas de cylindre coupé par erreur on aura des réactions opposées sur les deux coefficients de régulation lambda. Il 5 faut néanmoins veiller à ce que tout d'abord le carburant soit introduit au préalable dans le tube oscillant du cylindre défectueux. Une éventuelle coupure de carburant dans ce cylindre après détection du défaut par la détection du raté modifie la situation. La figure 2 montre un ordinogramme du procédé selon 10 l'invention. Le procédé commence par l'étape 101. Dans l'étape 102 on enregistre les deux coefficients de régulation lambda et/ou les signaux des sondes lambda des deux bancs de cylindres. Dans l'étape 103 on vérifie si les coefficients de régulation RF(X1) et RF(X2) pour les deux coefficients lambda des bancs de cylindres se comportent en sens opposé, c'est-à-dire s'ils varient dans des directions opposées. Pour cela, on modifie le coefficient de régulation lambda d'un banc vers les plus fortes quantités à injecter et le coefficient de régulation lambda de l'autre banc vers les quantités plus faibles à injecter. Si cela n'est pas le cas, le pro-cédé revient au départ et continue la boucle. Si la question dans l'étape 20 de procédé 103 reçoit une réponse positive (cela est indiqué par la lettre J), alors dans l'étape 104 on vérifie si le moteur à combustion interne est en mode de fonctionnement à pleine charge VMB ou en mode de fonctionnement à demi-charge HMB. Si le moteur à combustion interne est en mode de fonc- 25 tionnement à demi-charge HMB, alors on vérifie dans l'étape 106 lequel des deux coefficients de régulation a changé et dans quel sens le changement s'est produit. Si le coefficient de régulation RF(X1) du banc de cylindres B1 change dans le sens d'une augmentation de la quantité à injecter, le coefficient de régulation RF(X2) du banc de cylindres B2 res- 30 tant constant ou change en direction d'une réduction de la quantité à injecter (option 1, étape 106) alors par erreur, le cylindre coupé n'appartiendra pas au premier banc de cylindres B1 (étape 107). Si le coefficient de régulation RF(X2) du banc de cylindres B2 varie en direction de l'augmentation de la quantité à injecter, le coefficient de régula- 35 tion RF(X1) du banc de cylindres B1 reste constant ou variant dans le 2909134 8 sens d'une réduction de la quantité à injecter (option 2, étape 106), le cylindre coupé par erreur n'appartiendra pas au second band de cylindres B2 (étape 108). Si la vérification dans l'étape 104 montre que le moteur à 5 combustion interne est en mode de fonctionnement à pleine charge VMB (embranchement VMB dans l'étape 104) alors dans l'étape 109 on vérifie celui des deux coefficients de régulation qui varie et dans quelle direction il varie. Si le coefficient de régulation RF(X1) du banc de cylindres B1 varie dans le sens d'une réduction de la quantité à injecter, le 10 coefficient de régulation RF(X2) du banc de cylindres B2 restant cons-tant ou variant dans le sens d'une augmentation de la quantité à injecter (option 1, étape 109) alors le cylindre coupé par erreur fera partie du premier banc de cylindres B1 (étape 110). Si le coefficient de régulation RF(X2) du banc de cylindres B2 varie dans le sens d'une réduction de la 15 quantité à injecter, le coefficient de régulation RF(X1) du banc de cylindres B1 restant constant ou variant en direction d'une augmentation de la quantité à injecter (option 2, étape 109) alors le cylindre coupé par erreur appartiendra au second banc de cylindres B2 (étape 111). 20 25

Claims

REVENDICATIONS

1 ) Procédé de détection d'un état de fonctionnement défectueux en cas de coupure de cylindre d'un moteur à combustion interne en ayant au moins deux bancs de cylindres (B1, B2), le moteur ayant une installa- tion (17.1, 17.2) respective pour déterminer le coefficient lambda de la combustion dans chaque banc de cylindres (B1, B2), caractérisé en ce qu' en cas de variation en sans opposé des coefficients des bancs de cylindres (B1, B2) on conclut à une coupure défectueuse des cylindres.

2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détermine la variation du coefficient lambda par une action de régulation.

3 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' à chaque banc de cylindres on associe un coefficient de régulation (RF(X1), RF(X2)) et l'action de régulation se détermine comme variation dans le temps du coefficient de régulation (RF(X1), RF(X2)).

4 ) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu' en cas de fonctionnement du moteur à pleine charge (VMB), on identifie le banc de cylindres (B1, B2) du cylindre défectueux si le coefficient de régulation du banc de cylindres varie dans le sens d'une réduction de la quantité à injecter.

5 ) Procédé selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce qu' en cas de fonctionnement du moteur à demi-charge (HMB), on identifie le banc du cylindres défectueux si le coefficient de régulation du banc de cylindres varie dans le sens d'une augmentation de la quantité à injecter. 2909134 lo 6 ) Dispositif, notamment appareil de commande comprenant des moyens pour détecter un état de fonctionnement défectueux lors de la coupure d'un cylindre d'un moteur à combustion interne ayant au moins deux bancs de cylindres (B1, B2), le moteur à combustion in- 5 terne ayant une installation (17.1, 17.2) respective pour déterminer le coefficient lambda de la combustion de chaque banc de cylindres (B1, B2), caractérisé en ce qu' en cas de variations opposées des coefficients lambda des bancs de cy-10 lindres (B1, B2) on conclut à une coupure défectueuse des cylindres. 7 ) Programme d'ordinateur à code programme pour exécuter toutes les étapes selon l'une des revendications 1 à 6 lorsque le programme est exécuté par un ordinateur. 15