FR2923294A1 - Procede de detection de combustion anormale - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de détection de combustion anormale de type bruit sourd de grondement dans un cylindre de moteur à combustion interne sur banc, comprenant une étape consistant à mesurer la pression instantanée du cylindre (P_cyl_inst), pour au moins un cycle du moteur.Selon l'invention, le procédé comprend en outre les étapes consistant à :- enregistrer dans une mémoire un ensemble de valeurs établies en fonction de la pression de cylindre instantanée mesurée,- comparer au moins une des dites valeurs enregistrées à un premier seuil dont la valeur est constante dans le temps, et- considérer qu'un auto-allumage a lieu ou non en fonction, pour un cycle donné, de l'écart entre ladite valeur enregistrée et ledit premier seuil.Avantageusement, les valeurs enregistrées sont les pressions maximales pour un ensemble de cycles donnés, et/ou les délais d'initiation correspondants.
Description
PROCEDE DE DETECTION DE COMBUSTION ANORMALE.
La présente invention concerne le domaine des essais de moteurs à combustion interne sur banc. Plus précisément, l'invention concerne un procédé de détection de combustion anormale dans un cylindre de moteur à combustion interne sur banc, comprenant une étape consistant à mesurer la pression instantanée du cylindre (P cyl inst), pour au moins un cycle du moteur. En effet, pour un cylindre donné, la variation de pression interne dudit cylindre en fonction du temps est sensiblement différente entre les cas où celui-ci subit une combustion normale et les cas où celui-ci subit une combustion anormale. Comme décrit ultérieurement, la présente invention 15 est particulièrement adaptée à la détection de combustion anormale de type bruit sourd de grondement. Un bruit sourd de grondement, plus communément appelé "rumble", est généré par une combustion anormale dans un moteur essence suralimenté. 20 Cette combustion anormale résulte d'un autoallumage avec un front de flamme d'une grande partie du mélange carburé au voisinage du point mort haut (PMH) du piston du cylindre et se produit très en amont de l'allumage du mélange carburé par la bougie. Cette combustion anormale 25 produit un bruit sourd de grondement et est dénommée pour cette raison par les spécialistes une combustion de type "rumble". Cet autoallumage génère une très forte et brutale augmentation de pression dans la chambre de combustion, 30 bien avant que l'allumage du mélange carburé ne soit réalisé par la bougie, avec éventuellement un certain nombre de fluctuations, comme montré à la figure 1 qui illustre la variation de pression interne instantanée PCYL1, PCYL2, PCYL3 et PCYL4 des cylindres d'un moteur multicylindres, en l'espèce quatre, pour un cycle donné du moteur. Les cylindres 1 à 3 présentent une évolution normale de leur pression respective PCYL1, PCYL2, et PCYL3. En revanche, la pression PCYL4 du cylindre numéro quatre illustre un phénomène de "rumble". La pression interne du cylindre décroît ensuite, 10 par la course du piston de son point mort haut vers son point mort bas. Une combustion de type "rumble" entraîne donc des niveaux très élevés de pression à l'intérieur de la chambre de combustion qui peuvent produire une 15 destruction partielle ou totale de l'équipement mobile du moteur, comme le piston ou la bielle, et par conséquent une mise hors service du moteur. En outre, la fréquence d'apparition de telles combustions anormales est variable, et dépend notamment 20 du type de moteur, et de son réglage, de telle sorte qu'il est à ce jour impossible de prévoir l'apparition de ces combustions anormales. Un procédé de détection de combustion de type "rumble" est décrit dans le document de l'état de la 25 technique antérieure WO 2006/067333. Toutefois, le procédé proposé dans ce document ne permet d'une part qu'une simple détection, et d'autre part la détection est indexée par rapport à un seuil dont la valeur est variable. 30 La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un procédé simple à mettre en oeuvre et particulièrement adapté aux moteurs sur banc.
Avec cet objectif en vue, le procédé selon l'invention, par ailleurs conforme au préambule cité ci-avant, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes consistant à : enregistrer dans une mémoire un ensemble de valeurs établies en fonction de la pression de cylindre instantanée mesurée, comparer au moins une des dites valeurs enregistrées à un premier seuil dont la valeur est 10 constante dans le temps, et - considérer qu'un auto-allumage a lieu ou non en fonction, pour un cycle donné, de l'écart entre ladite valeur enregistrée et ledit premier seuil. Avantageusement, le premier seuil présente une 15 valeur qui dépend d'une partie au moins de l'ensemble de valeurs enregistrées. Dans un mode de réalisation, la valeur du premier seuil est établie à partir d'une moyenne (Moy) de l'ensemble des valeurs enregistrées. 20 De préférence, l'établissement de la valeur du premier seuil comprend en outre une étape consistant à : - additionner à la moyenne (Moy) de l'ensemble des valeurs enregistrées une valeur constante additionnelle. De préférence, la valeur constante additionnelle 25 est une valeur multiplicative de l'écart type (Etyp) de l'ensemble des valeurs enregistrées. Grâce à cette caractéristique, la sensibilité de la détection peut être augmentée. Avantageusement, la valeur du premier seuil est 30 paramétrable en dynamique, par exemple par ajustement de la valeur multiplicative.
Dans un mode de réalisation, chaque valeur enregistrée est la valeur de pression de cylindre maximale d'un cycle donné. Selon l'invention, on considère qu'un auto-allumage a eu lieu quand la valeur d'une pression de cylindre maximale pour un cycle donné est supérieure à la valeur du premier seuil. Dans un autre mode de réalisation, le procédé selon l'invention comprend en outre les étapes consistant à : enregistrer dans une mémoire un ensemble de délais d'initiation établis en fonction de la pression de cylindre instantanée mesurée, - comparer au moins un de ces délais d'initiation enregistrés à un deuxième seuil, et - considérer qu'un auto-allumage a lieu ou non en fonction de l'écart, pour un cycle donné, entre ledit délai d'initiation enregistré et ledit deuxième seuil. Dans un autre mode de réalisation, les valeurs enregistrées sont des délais d'initiation. Selon l'invention, on considère qu'un auto-allumage a eu lieu quand la valeur d'un délai d'initiation pour un cycle donné est inférieure à la valeur du premier seuil. Grâce à l'invention, le procédé de détection de combustion anormale de type bruit sourd de grondement dans un cylindre de moteur à combustion interne sur banc permet d'optimiser le réglage d'un moteur sur banc, d'une part par un fonctionnement permettant de déclencher une alarme au franchissement du premier et/ou du deuxième seuil ; d'autre part par la possibilité de quantifier le phénomène de "rumble" ainsi que sa fréquence d'apparition, par la valeur enregistrée, en particulier la pression maximale.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif et faite en référence aux figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 illustre un phénomène de "rumble" pour un moteur multicylindres, précédemment décrite, et - la figure 2 illustre une répartition des pressions de cylindre maximales pour un certain nombre de cycles moteur. La présente invention est basée sur l'analyse de la pression interne instantanée mesurée dans un cylindre d'un moteur sur banc à combustion interne à allumage commandé.
La pression instantanée Pcyl du cylindre, par exemple telle qu'illustrée figure 1, est mesurée grâce à un capteur implanté dans au moins un, et de préférence chaque, cylindre composant le moteur. Le début de l'acquisition des mesures de pression 20 peut être mise en oeuvre au démarrage du moteur sur banc ou une fois celui-ci déjà démarré. De même, la fin de l'acquisition des mesures de pression peut être concomitante à l'arrêt du moteur ou à tout autre moment en amont de l'arrêt du moteur sur banc. 25 La période d'acquisition des mesures de pression, entre le début et la fin de l'acquisition, définit ainsi un échantillon de mesures, comprenant un ensemble de mesures de pression de cylindre Pcyl d'au moins un cylindre sur au moins un cycle du moteur sur banc. 30 Le procédé selon l'invention est mis en oeuvre pour au moins un échantillon de mesures.
Une première étape du procédé consiste à mesurer la pression instantanée du cylindre Pcyl pour au moins un cycle du moteur. Ensuite, une étape du procédé selon l'invention consiste à enregistrer dans une mémoire un ensemble de valeurs établies en fonction de la pression de cylindre instantanée Pcyl mesurée. Dans un mode de réalisation, les valeurs enregistrées sont les valeurs de la pression de cylindre instantanée Pcyl mesurée en tant que telle, et comprennent par conséquent la valeur de la pression maximale Pmax pour chaque cycle pour chaque cylindre. Selon l'invention, on considère qu'un auto-allumage a lieu ou non en fonction de l'écart entre une valeur enregistrée pour un cycle donné et un premier seuil dont la valeur est constante dans le temps. Dans un mode de réalisation, la valeur du premier seuil est fixée de manière arbitraire. Toutefois, avantageusement, la valeur du premier seuil dépend d'une partie au moins de l'ensemble de valeurs enregistrées, ce qui permet d'obtenir une détection moins arbitraire, c'est-à-dire plus proche des conditions de fonctionnement réelles du moteur sur banc. Dans un mode de réalisation, la valeur du premier seuil est établie par une étape consistant à établir une moyenne Moy de l'ensemble des valeurs enregistrées. De préférence la moyenne Moy est une moyenne arithmétique. Toutefois, il existe une certaine dispersion des 30 valeurs autour de la moyenne pouvant induire le procédé de détection en erreur.
Aussi de préférence, l'établissement de la valeur du premier seuil comprend en outre une étape consistant à additionner à la moyenne Moy de l'ensemble des valeurs enregistrées une valeur constante additionnelle.
Avantageusement, la valeur constante additionnelle est paramétrable, et peut notamment être mise à jour en temps réel. Dans un mode de réalisation, la valeur constante additionnelle est arbitraire.
Toutefois, de même que pour la moyenne de pression, la valeur constante additionnelle est avantageusement une valeur multiplicative de l'écart type Etyp de l'ensemble des valeurs enregistrées, de sorte à obtenir une détection au plus près des conditions de fonctionnement réelles du moteur sur banc. La valeur multiplicative peut être déterminée par expérience, par exemple en fonction des paramètres de réglage du moteur et/ou des paramètres de réglage de la combustion.
Grâce à l'invention, la valeur du premier seuil est paramétrable en dynamique, par exemple par ajustement de la valeur multiplicative de l'écart type ; et en particulier, la valeur du premier seuil est paramétrée en dynamique lorsque le moteur fonctionne.
Grâce à ces caractéristiques, la valeur du premier seuil est l'addition de deux valeurs dont chacune dépend d'une partie au moins de l'ensemble de valeurs enregistrées. Dans une première variante, la moyenne et/ou 30 l'écart type sont établis sur l'ensemble des valeurs enregistrées.
Dans une seconde variante, la moyenne et/ou l'écart type sont établis sur un sous-ensemble de l'ensemble des valeurs enregistrées, par exemple en sélectionnant un sous-échantillon représentatif.
Pour un cycle donné, chaque valeur enregistrée de l'échantillon peut alors être comparée à la valeur du premier seuil afin de détecter si un auto-allumage a lieu ou non. Alternativement, pour un cycle donné, on peut ne 10 comparer qu'une seule des valeurs enregistrées, en l'espèce la valeur de pression maximale Pmax. Dans cet esprit, seule la valeur de pression maximale Pmax peut être enregistrée, comme décrit ci-dessous. 15 Dans un autre mode de réalisation, les valeurs enregistrées (établies en fonction de la pression de cylindre instantanée Pcyl mesurée) sont uniquement les valeurs de la pression maximale Pmax pour chaque cycle pour chaque cylindre, comme illustré figure 2. 20 A cet effet, l'utilisation de moyens d'acquisition, par exemple une chaîne d'acquisition rapide reliée au capteur de pression de cylindre, permet d'extraire des mesures de la pression instantanée Pcyl issues du capteur de pression uniquement la valeur maximale Pmax de la 25 pression pour un cycle donné. Ces valeurs maximales Pmax de la pression de cylindre Pcyl sur un ensemble de cycles consécutifs sont représentées sur la figure 2. De l'ensemble de ces valeurs maximales, on en extrait la moyenne Pmax moy. 30 De même que précédemment, la valeur du premier seuil est avantageusement la somme de la moyenne des valeurs maximales Pmax moy et d'une valeur constante additionnelle N*Etyp, en l'espèce une valeur multiplicative N de l'écart type Etyp, avec N quelconque. Dans un autre mode de réalisation, les valeurs établies en fonction de la pression de cylindre instantanée Pcyl mesurée sont un ensemble de délais d'initiation. Un délai d'initiation représente l'angle correspondant à la différence entre l'angle correspondant à l'instant d'inflammation du mélange carburant/comburant (dans lequel le point d'allumage peut être l'avance à l'allumage) et l'angle pour lequel la fraction brûlée atteint une valeur donnée (variable selon les besoins, et typiquement égale à 0,02 ; 0,05 ou 0,1). Le délai d'initiation exprimé en valeurs d'angle peut être converti en valeurs temporelles, connaissant le régime du moteur sur banc. La fraction brûlée représente, à chaque instant du cycle, le rapport entre la masse de gaz brûlée et la masse totale qui était dans le cylindre au moment de l'inflammation, c'est-à-dire l'instant d'allumage fourni par l'étincelle dans le cas d'un moteur à allumage commandé. La masse de gaz brûlée est obtenue par calcul via des logiciels d'analyse de combustion, connus de l'homme de l'art.
Dans ce mode de réalisation, les valeurs enregistrées sont un ensemble de délais d'initiation. Et de manière similaire aux valeurs de pression, on considère qu'un auto-allumage a eu lieu quand la valeur d'un délai d'initiation pour un cycle donné est inférieure à la valeur du premier seuil, puisqu'il existe une relation sensiblement linéaire de type Y=-aX+b (a>0) entre les valeurs de pression maximales et les valeurs de délais d'initiation correspondants. Dans un autre mode de réalisation, les deux modes de réalisation précédent peuvent être combinés, de sorte que les valeurs enregistrées comprennent à la fois les pressions instantanées (ou éventuellement seulement les valeurs maximales) et les délais d'initiation. Un premier seuil est défini pour les pressions et un deuxième seuil est défini pour les délais d'initiation. On considère qu'un auto-allumage a eu lieu quand à la fois la pression est supérieure au premier seuil et quand le délai d'initiation, pour le même cycle, est inférieur au deuxième seuil.
De préférence, chaque seuil est défini comme décrit précédemment, par l'établissement d'une moyenne et d'une valeur additionnelle correspondant à une valeur multiplicative de l'écart type correspondant.
Claims (10)
1. Procédé de détection de combustion anormale dans un cylindre de moteur à combustion interne sur banc, comprenant une étape consistant à mesurer la pression instantanée du cylindre (P cyl inst), pour au moins un cycle du moteur, caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes consistant à : enregistrer dans une mémoire un ensemble de 10 valeurs établies en fonction de la pression de cylindre instantanée mesurée, comparer au moins une des dites valeurs enregistrées à un premier seuil dont la valeur est constante dans le temps, et 15 - considérer qu'un auto-allumage a lieu ou non en fonction, pour un cycle donné, de l'écart entre ladite valeur enregistrée et ledit premier seuil.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le premier seuil présente une valeur qui dépend d'une partie 20 au moins de l'ensemble de valeurs enregistrées.
3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel la valeur du premier seuil est établie à partir d'une moyenne (Moy) de l'ensemble des valeurs enregistrées.
4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel 25 l'établissement de la valeur du premier seuil comprend en outre une étape consistant à : -additionner à la moyenne (Moy) de l'ensemble des valeurs enregistrées une valeur constante additionnelle.
5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel la 30 valeur constante additionnelle est une valeur multiplicative de l'écart type (Etyp) de l'ensemble des valeurs enregistrées.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la valeur du premier seuil est paramétrée en dynamique lorsque le moteur fonctionne.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque valeur enregistrée est la valeur de pression de cylindre maximale (Pmax) d'un cycle donné, et dans lequel on considère qu'un auto-allumage a eu lieu quand la valeur d'une pression de cylindre maximale pour un cycle donné est supérieure à la valeur du premier seuil.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre les étapes consistant à : - enregistrer dans une mémoire un ensemble de délais d'initiation établis en fonction de la pression de cylindre instantanée mesurée, - comparer au moins un de ces délais d'initiation enregistrés à un deuxième seuil, et - considérer qu'un auto-allumage a lieu ou non en fonction de l'écart, pour un cycle donné, entre ledit délai d'initiation enregistré et ledit deuxième seuil.
9. Procédé selon la revendication 1 à 6, dans lequel les valeurs enregistrées sont des délais d'initiation, et dans lequel on considère qu'un auto-allumage a eu lieu quand la valeur d'un délai d'initiation pour un cycle donné est inférieure à la valeur du premier seuil.
10. Utilisation du procédé selon l'une quelconque 30 des revendications précédentes, pour la détection de combustion anormale de type bruit sourd de grondement.
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