FR2942006A1

FR2942006A1 - Procede d'adaptation de l'avance a l'allumage d'un moteur a combustion interne

Info

Publication number: FR2942006A1
Application number: FR0950843A
Authority: FR
Inventors: Sebastien Kubasik
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2009-02-11
Filing date: 2009-02-11
Publication date: 2010-08-13
Anticipated expiration: 2029-02-11
Also published as: FR2942006B1

Abstract

L'invention concerne un procédé d'adaptation d'avance à l'allumage d'un moteur à combustion interne comportant une cartographie d'avance à l'allumage (AvAll) en fonction de points de fonctionnement du moteur, une avance courante (AvAllc) étant déterminée par décrémentation de l'avance à l'allumage (AvAll) d'un premier pas d'avance (P1) si un évènement cliquetis (K) est détecté, caractérisé en ce que le premier pas d'avance (P1) est inférieur ou égal à un degré vilebrequin. L'invention a aussi pour objet une unité de contrôle d'un moteur à combustion interne comportant des moyens de mise en oeuvre du procédé d'adaptation d'avance à l'allumage selon l'invention.

Description

Procédé d'adaptation de l'avance à l'allumage d'un moteur à combustion interne

Domaine technique de l'invention La présente invention concerne le domaine des moteurs à combustion interne à allumage 5 commandé. L'invention concerne plus particulièrement la gestion de l'avance à l'allumage en vue d'éviter le cliquetis.

Arrière-plan technologique 10 Pour améliorer la consommation de carburant et réduire les émissions de polluants dans un moteur à combustion interne à allumage commandé, il est nécessaire de régler l'instant d'allumage (l'angle d'avance à l'allumage) en fonction de la charge et du régime du moteur, de manière à optimiser le rendement d'avance. En pratique, les valeurs d'angle d'avance à l'allumage de référence sont prédéterminées pour un ensemble de 15 point de fonctionnement moteur à partir, par exemple, d'essais sur banc moteur et mémorisés dans une cartographie de contrôle moteur. De plus, le moteur comportant plusieurs cylindres, on procède le plus souvent à une adaptation de l'avance à l'allumage distincte pour chaque cylindre. En effet, la limite de cliquetis peut varier d'un cylindre à un autre pour des raisons liées par exemple à leur refroidissement ou encore, leur 20 remplissage nécessitant un ajustement d'avance à l'allumage distinct pour chaque cylindre.

Pour obtenir un rendement d'avance optimum du moteur, il est connu de choisir un réglage d'angle d'allumage à la limite d'apparition du cliquetis. Cependant, la limite de 25 cliquetis est variable selon des paramètres tels que la qualité du carburant, la température et la pression d'air admise dans les cylindres du moteur et les réglages d'angle d'avance à l'allumage de référence peuvent entrer dans le domaine de cliquetis. Par conséquent, il est souhaitable, à la détection du cliquetis, de modifier l'angle d'avance à l'allumage de manière à s'éloigner des conditions favorables au cliquetis. 30 Il est connu, par exemple du document WO9110829, d'effectuer un retrait d'avance rapide sur l'angle d'allumage de référence en cas de détection de cliquetis. Ce retrait d'avance est réalisé sensiblement à l'instant de détection de l'évènement cliquetis et est important, généralement de quelques degrés vilebrequin, pour quitter la zone de cliquetis et de 35 revenir ensuite progressivement à l'angle d'allumage de référence dans un délai de retour à l'avance de base défini, classiquement de l'ordre de quelques secondes.

Cependant, si les évènements cliquetis se succèdent dans un délai plus court que le délai de retour à l'avance de base, les retraits successifs entrainent une dérive de l'angle d'avance à l'allumage, affaiblissant de plus en plus le rendement d'avance. Pour estomper cette dérive, classiquement, les contrôles moteurs adoptent, comme le montre encore le document WO9110829, une adaptation supplémentaire qui consiste en un retrait d'avance lent, c'est-à-dire un niveau d'adaptation d'avance déterminé en fonction des avances à l'allumage vues pendant un délai d'observation du fonctionnement du moteur, ce délai étant dans ce document d'au moins de 500 cycles moteur .

Cependant, pendant une phase transitoire de fonctionnement moteur telle qu'une accélération ou une montée en charge, le temps de passage sur un point de fonctionnement moteur est trop court pour permettre la détermination de ce niveau d'adaptation.

Pour cette raison, il est d'usage connu de l'état de la technique, à l'exemple du document US5771862, d'enrichir le traitement de l'avance à l'allumage en subdivisant la cartographie des avances à l'allumage en zones distinctes. A chaque zone est affectée d'un niveau d'adaptation d'avance déterminé indépendamment des autres zones. Une telle méthode permet de déterminer un niveau d'adaptation d'avance en fonction des avances à l'allumage vues pendant un délai d'observation des points de fonctionnement moteur d'une zone. En effet, le temps de passage sur une zone est alors suffisamment long pour permettre une détermination fiable de ce niveau d'adaptation.

Cependant le même niveau d'adaptation d'avance étant appliqué à tous les points de fonctionnement moteur d'une même zone, le point de fonctionnement le plus sensible au cliquetis impose le niveau d'adaptation aux autres points de fonctionnement constituant la zone. Les autres points de la zone sont par conséquent pénalisés.

L'invention a pour but de pallier les inconvénients des régulations d'avance à l'allumage, de l'art antérieur en proposant un nouveau procédé qui soit apte à réguler rapidement l'avance à l'allumage en cas de cliquetis sans risque de dérive.

L'invention concerne donc un procédé d'adaptation d'avance à l'allumage d'un moteur à combustion interne comportant une cartographie d'avance à l'allumage en fonction de points de fonctionnement du moteur, une avance courante étant déterminée par décrémentation de l'avance à l'allumage d'un premier pas d'avance si un évènement cliquetis est détecté, caractérisé en ce que le premier pas d'avance est inférieur ou égal à un degré vilebrequin.

En effet, il est apparu que les moteurs actuels présentaient une bonne résistance au cliquetis lorsque celui-ci est bref. Contrairement à la préconisation habituellement recommandée d'un retrait important dans le but de quitter le plus rapidement possible la zone de cliquetis pour ne pas mettre en péril le moteur, un faible pas de retrait d'avance suffit, ce qui a pour avantage de réduire la dynamique de la régulation et ainsi que le risque d'une dérive de la régulation d'avance. Dès lors, on simplifie la manière d'adapter l'avance à l'allumage en cas de présence de cliquetis car on peut s'affranchir ainsi de correctif supplémentaire tel que le calcul d'un niveau d'adaptation et donc du découpage par zone d'attribution du correctif.

On obtient ainsi de manière simple une régulation plus précise, plus réactive sur chaque point de fonctionnement et plus personnalisée sur l'ensemble des points de fonctionnement de la cartographie.

Par ailleurs, l'invention peut comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - on incrémente l'avance courante d'un second pas d'avance si on ne détecte pas d'évènement cliquetis pendant un nombre de combustion supérieur ou égal à un seuil critique. En effet, l'absence d'observation d'évènement cliquetis montre que l'on est en deçà de la limite cliquetis. Ainsi on prévoit de restaurer l'avance à l'allumage dans le but d'être au plus près de la limite de cliquetis et donc au plus près du rendement d'avance admissible par le moteur.

- le second pas d'avance est inférieur ou égal à un degré vilebrequin. On évite ainsi un retour trop brusque vers la limite cliquetis. - le second pas d'avance est équivalent au premier pas d'avance.

- le seuil critique est compris entre 10 et 500. Ainsi on peut adapter le seuil critique en fonction du régime moteur et permettre une restauration d'avance réactive. - la détection de l'évènement cliquetis est réalisée que sur une zone partielle de la cartographie. En effet, en activant l'adaptation d'avance à l'allumage selon l'invention que pour la partie de la cartographie pour laquelle les point de fonctionnement sont susceptibles de cliquetis, on réduit ainsi la charge de calcul de l'unité de contrôle électronique .

- les points de fonctionnement moteur sont définis par un couple de paramètres moteur comprenant un régime moteur et une charge moteur.

- la zone partielle de la cartographie comprend les points de fonctionnement situés, dans le sens des charges croissantes, sensiblement à partir d'une courbe de limite cliquetis sécurisée. En effet, la limite cliquetis étant susceptible d'évoluer notamment par l'usage d'un carburant dégradé, on applique ainsi une première mesure de précaution en prenant une marge de sécurité.

- la zone partielle de la cartographie comprend de plus les points de fonctionnement situés, dans le sens des charges croissantes, sensiblement à partir d'une courbe de pleine charge. En effet, cherchant à protéger la zone de pleine charge, on applique ainsi une seconde mesure de précaution.

L'invention a aussi pour objet une unité de contrôle d'un moteur à combustion interne à allumage commandé comprenant une cartographie d'avance à l'allumage en fonction de points de fonctionnement dudit moteur, caractérisé en ce que l'unité de contrôle comporte des moyens de mise en oeuvre du procédé d'adaptation d'avance à l'allumage selon l'invention.

Brève description des dessins D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'un mode particulier de réalisation, non limitatif de l'invention, faite en référence aux figures dans lesquelles : - La figure 1 est une représentation schématique d'une cartographie d'avance allumage en fonction du régime et de la charge moteur. - La figure 2 est une représentation schématique du procédé d'adaptation d'avance à l'allumage selon l'invention. - La figure 3 est un exemple comparatif sur un transitoire en charge de l'adaptation d'avance allumage selon l'invention avec une adaptation d'avance au cliquetis classique.

Description détaillée La figure 1 présente schématiquement une cartographie 1 d'avance à l'allumage tel que peut en contenir traditionnellement une Unité de Contrôle Electronique (ECU) d'un moteur à combustion interne à allumage commandé, non représentée ici. Une telle cartographie 1 contient, pour un ensemble de points de fonctionnement moteur défini chacun au moins par un couple de paramètres de fonctionnement moteur tel qu'un régime N de rotation du moteur et une charge C déterminée par exemple par une grandeur tel qu'un débit massique d'air ou un débit de carburant du moteur, une avance à l'allumage AvAll.

L'avance à l'allumage AvAll correspond à un instant choisi dans un cycle moteur de l'allumage, exprimé en degré vilebrequin (DV) relativement au point mort haut compression (PMH). L'avance à l'allumage est exprimée négativement quand l'instant d'allumage est réalisé après le PMH, car cela signifie qu'il y a du retard par rapport au PMH, et positivement quand l'instant d'allumage est réalisé avant le PMH, car cela signifie qu'il y a de l'avance par rapport au PMH.

Cette avance à l'allumage AvAll mémorisée dans la cartographie 1 est classiquement calibrée au préalable pour chaque couple de régime N/charge C sur un banc d'essai dans des conditions normales de fonctionnement. Cette avance à l'allumage AvAlll est choisie à la limite du cliquetis, c'est-à-dire telle que le point de fonctionnement considéré présente un taux faible non nul de cycles moteur, par exemple entre 10 et 20%, avec du cliquetis. Cependant, cette calibration au banc est susceptible de ne plus être juste en fonctionnement réel du moteur, notamment en cas de fonctionnement du moteur avec un carburant présentant un indice d'octane dégradé (91, 87, 83, etc). Une adaptation de l'avance à l'allumage AvAll cartographié est alors nécessaire.

Le diagramme de la figure 2 illustre un exemple d'évolution de l'angle d'avance à l'allumage en fonction du temps selon le procédé de l'invention, en cas de détection d'évènement cliquetis K. Dans l'exemple illustré, nous considérerons pour des raisons de simplicité un point de fonctionnement moteur déterminé, c'est-à-dire avec un régime N et une charge C constants. La ligne horizontale 2 correspond à l'avance à l'allumage AvAll de base du point de fonctionnement tel qu'elle peut être mémorisée dans la cartographie 1. Par ailleurs, la courbe 3 représente pour chaque tiret vertical l'occurrence d'une combustion au cours d'un cycle moteur.35 A l'instant t0, le moteur commence à fonctionner sur le point de fonctionnement considéré. L'allumage est commandé pour une avance à l'allumage courante AvAllc équivalente à l'avance à l'allumage AvAll de base contenue dans la cartographie 1.

A l'instant t1, un premier évènement cliquetis est détecté. On souhaite alors s'éloigner du domaine de cliquetis et l'avance à allumage courante AvAllc est alors corrigée par un retrait d'avance. Ainsi, l'avance à l'allumage courante AvAllc est déterminée par décrémentation d'un premier pas d'avance P1, par exemple de l'ordre de 0.75 DV. Afin notamment de limiter la dégradation du rendement d'avance, et de limiter une perte d'agrément qu'occasionnerait un retrait d'avance important, on limite volontairement ici l'amplitude de ce retrait. De préférence, ce premier pas d'avance P1 est inférieur ou égal à un degré vilebrequin.

La cartographie 1 d'avance à l'allumage peut être modifiée en temps réel, la valeur de l'avance à allumage courante AvAllc remplaçant à l'avance à l'allumage AvAll de base d'origine pour définir une nouvelle avance à l'allumage de base où être stockée dans une mémoire distincte.

On pourrait faire le choix d'un premier pas P1 de correction d'avance de l'ordre de quelques dixièmes de degré vilebrequin, par exemple entre 0,1 DV et 0,4 DV, cependant il ne faut pas perdre de vue l'efficacité du retrait, la sensibilité du phénomène de cliquetis à la correction d'avance n'étant significative qu'à l'échelle du DV. Il est donc judicieux de choisir cet ordre de grandeur de retrait pour la régulation de l'avance à l'allumage.

Successivement à t2 puis à t3 sont encore détectés des évènements cliquetis K. A chaque évènement cliquetis K l'avance à l'allumage courante AvAllc est affectée d'un retrait d'avance supplémentaire de l'amplitude du premier pas d'avance P1.

Au-delà de l'instant t3, et jusque l'instant t4, l'avance à l'allumage AvAllc ayant été suffisamment réduit, aucun évènement cliquetis K n'est plus détecté. L'avance à l'allumage AvAllc sur ce point de fonctionnement est maintenu constante. A t3 nous avons trouvé par une approche plus douce qu'un retrait traditionnel préconisé, par exemple de 3DV, un retrait d'avance optimum de 2,25 DV. On évite ainsi les retraits d'avance trop importants et inutiles pour le bon fonctionnement du moteur.

Conformément à l'invention, on prévoit de restaurer l'avance à l'allumage si on ne détecte pas d'évènement cliquetis K pendant un nombre d'occurrence de combustions Ncomb supérieur ou égal à un seuil critique Sc. En effet, le fait de fonctionner sans aucun cliquetis nous enseigne que l'on est évidemment hors de la zone de cliquetis mais aussi que l'avance à l'allumage AvAllc peut être restaurée, toujours dans le but d'optimiser le rendement d'avance en étant au plus près de la limite de cliquetis.

A l'instant t4, le nombre d'occurrence de combustions Ncomb sans détection d'évènement cliquetis K a atteint le seuil critique Sc, on incrémente alors l'avance à l'allumage AvAllc d'un second pas d'avance P2 dans la direction de l'avance de base AvAll. Afin de ne pas prendre le risque de revenir trop brusquement dans la zone de cliquetis, on limite l'amplitude de la restauration d'avance au même ordre de grandeur que l'amplitude de retrait d'avance. Ainsi, de préférence, ce second pas P2 est inférieur ou égale à un degré vilebrequin. Dans une variante, on choisira par soucis de simplicité, de préférence encore, ce second pas P2 est équivalent au premier pas d'avance P1.

De préférence, le seuil critique Sc est compris entre 10 et 500 combustions moteur. Ce seuil critique Sc peut être modulé proportionnellement en fonction du régime moteur N afin par exemple de permettre une conversion en unité de temps. Ainsi à titre d'exemple, on pourrait faire le choix d'un seuil critique Sc de 12 combustions moteur pour un régime de 1200 tr/min et de 60 combustions moteur pour un régime de 6000 tr/min afin de garder un délai constant de 1,2 seconde. On obtient dans ce cas une adaptation d'avance réactive.

A l'instant t5, un événement cliquetis ayant été détecté, on opère un retrait d'avance du premier pas d'avance P1. On reste toujours ainsi au plus près de la limite cliquetis et donc 25 des performances optimum.

Afin de réduire la charge de calcul de l'ECU et conformément à l'invention, comme illustré sur la figure 1, on prévoit de limiter la détection des évènements cliquetis K à une zone partielle 4 de la cartographie 1 correspondant au champ moteur susceptible de rencontrer 30 du cliquetis.

Sur la figure 1, la courbe 7 désigne la courbe de limite cliquetis telle que déterminée au préalable par des essais de fonctionnement sur banc moteur. Cette courbe de limite cliquetis 7 détermine la charge C pour laquelle, à un régime N donné, l'avance à 35 l'allumage optimal coïncide avec l'avance limite cliquetis. Ainsi, tous les niveaux de charge supérieurs à cette courbe de limite cliquetis 7 sont susceptibles de générer du cliquetis puisque la limite est atteinte.

Toutefois, la sensibilité du cliquetis est notamment susceptible de varier en raison par exemple de la qualité du carburant utilisé. Par exemple, si pour un carburant S95S à 2000 tr/min, le cliquetis apparait qu'à partir de 60% de charge, en S91 S il se manifestera dès 50%. Il faut donc anticiper l'éventualité d'un usage d'un carburant dégradé. Ainsi, nous prenons une première mesure de précaution en étendant la zone 4 à une courbe de limite cliquetis sécurisée 5 correspondant sensiblement à la courbe de croisement 7 décalée dans les sens des charges décroissantes. Nous appliquons de plus une seconde mesure de précaution consistant à protéger la zone de pleine charge. En étendant la zone 4 à la courbe de pleine charge 6 correspondant à l'ensemble des points de fonctionnement régime N/charge C pour lesquels le travail fourni par le moteur à un certain régime est maximum, on étend la protection des points de fonctionnement à haut régime (représenté par la zone hachurée 14 sur la figure 1).

Ainsi toute la partie hachurée 8 représentée sur la figure est hors cliquetis. En dehors de cette partie hachurée 8, c'est-à-dire pour la zone 4 de la cartographie 1 comprenant les points de fonctionnement moteur situés, dans le sens des charges C croissantes, sensiblement à partir de la courbe de limite cliquetis sécurisée 5 du moteur ainsi que les points de fonctionnement moteur situés sensiblement à partir la courbe de pleine charge 6, il est nécessaire d'activer la stratégie d'adaptation en surveillant les évènements cliquetis K et en procédant à l'adaptation adéquate de l'avance à l'allumage courante AvAlIc.

Sur la figure 3 est présenté maintenant un exemple comparatif entre une correction d'avance à l'allumage selon le procédé de l'invention et une correction traditionnelle comprenant un retrait d'avance rapide et un niveau d'adaptation déterminé et attribué à l'ensemble d'une zone de la cartographie. L'essai est réalisé avec un moteur à combustion interne à allumage commandé suralimenté sur un cycle de fonctionnement à régime N fixé et charge C croissante.

Sur la figure 3, la référence 10 désigne la courbe d'avance optimale. La référence 11 indique la courbe d'avance limite cliquetis contenu dans la cartographie 1.

La référence 12 désigne la courbe des avances à l'allumage déterminées avec la correction d'avance traditionnelle. Pour les besoins de l'expérience, le système possède pour cette correction deux zones séparées par le niveau de 100%. On constate que dans la zone supérieure à 100% le point de fonctionnement le plus sensible impose un décalage de l'avance à l'allumage. De plus le saut d'avance au changement de zone est menaçant pour l'agrément.

La référence 13 désigne la courbe des avances à l'allumage déterminées avec le procédé selon l'invention. On constate ici que l'avance à l'allumage de chaque point de fonctionnement est mieux optimisée, car plus proche de la courbe de limite cliquetis 11 que dans le cas de la régulation traditionnelle (courbe 12) avec une sensibilité apparente au-delà de 150% de charge.

Une unité de contrôle, non représenté, est prévue. Cette unité de contrôle comprenant la cartographie 1 d'avance à l'allumage AvAll comporte des moyens de mise en oeuvre du procédé d'adaptation d'avance à l'allumage selon l'invention. Ces moyens de mise en oeuvre comprennent des moyens de calcul de l'avance à l'allumage courante AvAllc en fonction des premiers et second pas d'avance P1 et P2, des moyens de comptage du nombre de combustion Ncomb sans détection d'évènement cliquetis.

Grâce à l'invention, l'adaptation de l'avance à l'allumage est rendu plus simple. En effet, il n'est plus besoin de découper la cartographie en une multitude de zones pour lesquelles on procède à une adaptation moyenne à partir d'un temps d'observation.

Grâce au procédé de l'invention, l'adaptation de l'avance à l'allumage est aussi rendu plus efficace. En effet, le choix du premier pas d'avance permet de limiter la divergence entre l'avance à l'allumage courante AvAllc et l'avance à l'allumage AvAll de base contenue dans la cartographie 1. On reste ainsi au plus près de la limite de cliquetis et donc au plus près du rendement d'avance admissible. On améliore ainsi la performance du moteur en termes de consommation et d'agrément.

Claims

Revendications1. Procédé d'adaptation d'avance à l'allumage d'un moteur à combustion interne comportant une cartographie (1) d'avance à l'allumage (AvAll) en fonction de points de fonctionnement du moteur, une avance courante (AvAlIc) étant déterminée par décrémentation de l'avance à l'allumage (AvAll) d'un premier pas d'avance (P1) si un évènement cliquetis (K) est détecté, caractérisé en ce que le premier pas d'avance (P1) est inférieur ou égal à un degré vilebrequin.
2. Procédé d'adaptation d'avance à l'allumage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on incrémente l'avance courante (AvAlIc) d'un second pas d'avance (P2) si on ne détecte pas d'évènement cliquetis (K) pendant un nombre de combustion (Ncomb) supérieur ou égal à un seuil critique (Sc).
3. Procédé d'adaptation d'avance à l'allumage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le second pas d'avance (P2) est inférieur ou égal à un degré vilebrequin.
4. Procédé d'adaptation d'avance à l'allumage selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce que le second pas d'avance (P2) est équivalent au premier pas d'avance (P1).
5. Procédé d'adaptation d'avance à l'allumage selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le seuil critique (Sc) est compris entre 10 et 500.
6. Procédé d'adaptation d'avance à l'allumage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la détection de l'évènement cliquetis (K) est réalisée que sur une zone partielle (4) de la cartographie (1).
7. Procédé d'adaptation d'avance à l'allumage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les points de fonctionnement moteur sont définis par un couple de paramètres moteur comprenant un régime (N) moteur et une charge (C) moteur.
8. Procédé d'adaptation d'avance à l'allumage selon la revendication 7, caractérisé en ce que la zone partielle (4) de la cartographie (1) comprend les points de fonctionnement situés, dans le sens des charges (C) croissantes, sensiblement à partir d'une courbe de limite cliquetis sécurisée (5).
9. Procédé d'adaptation d'avance à l'allumage selon la revendication 8, caractérisé en ce que la zone partielle (4) de la cartographie (1) comprend de plus les points de fonctionnement situés, dans le sens des charges (C) croissantes, sensiblement à partir d'une courbe de pleine charge (6).
10. Unité de contrôle d'un moteur à combustion interne à allumage commandé comprenant une cartographie (1) d'avance à l'allumage (AvAll) en fonction de points de fonctionnement dudit moteur, caractérisé en ce que l'unité de contrôle comporte des moyens de mise en oeuvre du procédé d'adaptation d'avance à l'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.