FR2986278A1 - Procede et dispositif de commande de la combustion d'un moteur a combustion interne a allumage commande - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de commande de la combustion d'un moteur (1) à combustion interne à allumage commandé comprenant la modification périodique de l'avance à l'allumage d'au moins une bougie (3) du moteur (1) pour éviter une explosion spontanée dans le moteur (1).Le procédé comprend les étapes suivantes : a) estimation de l'indice d'octane du carburant alimentant le moteur (1), et b) variation de la vitesse de modification de l'avance à l'allumage en fonction de l'indice d'octane du carburant alimentant le moteur (1). L'invention se rapporte en outre à un dispositif de commande de la combustion d'un moteur à combustion interne à allumage commandé, le dispositif étant adapté à mettre en oeuvre le procédé. L'invention concerne enfin un véhicule automobile comprenant un tel dispositif de commande.
Description
PROCEDE ET DISPOSITIF DE COMMANDE DE LA COMBUSTION D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE A ALLUMAGE COMMANDE pool La présente invention concerne un procédé d'optimisation des paramètres de combustion pour un moteur à combustion interne ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. [0002] Dans un moteur à explosion à allumage commandé, le cliquetis est le phénomène résultant d'une résonance de l'explosion sur les parois de la chambre de combustion ou du piston. Par extension, le terme cliquetis désigne également le phénomène d'auto-inflammation (parfois dénommé « auto-allumage ») engendrant la combustion à contre-temps d'une partie du mélange de carburant d'un moteur à allumage commandé, indépendamment de l'étincelle de la bougie d'allumage. [0003] Dans un moteur à combustion interne, les cliquetis, autrement dit les explosions de carburant spontanées dans les chambres de combustion, sont notamment sources de gênes pour l'utilisateur, d'une dégradation du moteur et/ou d'une augmentation de la consommation de carburant. [0004] Différents procédés ont été proposés pour lutter contre le cliquetis dans un moteur à allumage commandé. [0005] Un premier type de procédé est curatif. Un tel procédé a pour but d'éradiquer rapidement le phénomène de cliquetis lors de son apparition. Il consiste à appliquer un retrait d'avance à l'allumage à chaque occurrence de cliquetis et à retourner dans des conditions d'avance à l'allumage normales lorsqu'il n'y a pas de combustions spontanées durant une durée suffisamment importante. [0006] Un deuxième type de procédé se rapporte à une correction préventive. Ce procédé apporte une correction d'avance à l'allumage en fonction des conditions de fonctionnement, telles que le régime moteur, la charge moteur, la température de l'eau dans le moteur et la température de l'air à l'admission dans le moteur. Ce procédé vise ainsi à prévenir l'apparition de cliquetis. Les paramètres de correction d'avance à l'allumage sont déterminés lors de la mise au point du moteur. [0007] Enfin, un troisième type de procédé vise une correction adaptative, qui apprend tout ou partie de la correction curative dans le même objectif d'éviter la réapparition du cliquetis ou tout du moins de limiter son intensité. Cet apprentissage peut être réalisé par zones de fonctionnement, par exemple des zones de charge moteur en fonction du régime moteur. Ces zones de fonctionnement peuvent éventuellement être fonction des températures de l'eau dans le moteur et de l'air à l'admission. Cet apprentissage permet notamment de corriger les dérives liées à l'usure du moteur, à son encrassement, aux dispersions entre deux moteurs, ainsi qu'à la qualité du carburant. mos] II existe en effet une grande variété de carburants, notamment une grande variété de carburants contenant de l'éthanol, qui peuvent différer par leur indice d'octane. Or, l'indice d'octane d'un carburant influe directement sur le risque d'apparition de cliquetis dans le moteur. [0009] Ainsi, par exemple, lorsque le réglage de l'avance à l'allumage d'un moteur est optimisé pour un carburant donné afin d'éviter les cliquetis, un nouveau carburant à l'indice d'octane plus faible aura tendance à provoquer de nouveau des cliquetis. La modification de l'indice d'octane est généralement consécutive au remplissage du réservoir avec un nouveau carburant. polo] Pour éviter ce cliquetis en cas de modification du carburant, il a été proposé dans le document WO-A-10 064 589 un procédé de commande du moteur dans lequel l'avance à l'allumage est modifiée en fonction de l'apparition de cliquetis lors de la combustion, afin de supprimer ces derniers. La modification de l'avance à l'allumage est réalisée selon deux lois de modification distinctes suivant qu'un ajout de carburant dans un réservoir alimentant le moteur a été détecté ou non. Ainsi, si aucun ajout de carburant n'est détecté, la modification est réalisée à la fréquence du moteur, selon une première loi d'apprentissage. Si, au contraire, un ajout de carburant est détecté, la première loi d'apprentissage est bloquée et une deuxième loi d'apprentissage est mise en oeuvre, ceci afin d'isoler la correction nécessaire du fait de la variation de la qualité du carburant. Une fois l'apprentissage selon cette deuxième loi réalisée, la première loi est de nouveau mise en oeuvre, l'avance à l'allumage initiale étant alors égale à la somme de l'avance déterminée selon la première loi, au moment de son blocage, et de l'avance déterminée selon la deuxième loi. [0011] Cependant, ce procédé semble présenter deux inconvénients principaux. Tout d'abord, la deuxième loi d'apprentissage est mise en oeuvre - et la première loi bloquée - à chaque ajout de carburant dans le réservoir, quelque soit la qualité de celui-ci. Par ailleurs, le nouveau point de départ pour la mise en oeuvre de la première loi d'apprentissage, après la mise en oeuvre de l'apprentissage par la deuxième loi, paraît erroné car l'apprentissage avec la deuxième loi prend forcément en compte les modifications de fonctionnement intervenues dans le moteur. [0012] Le but de la présente invention est de fournir un procédé ne présentant pas les inconvénients des procédés précédents. [0013] A cette fin, la présente invention propose un procédé de commande de la combustion d'un moteur à combustion interne à allumage commandé comprenant la modification périodique de l'avance à l'allumage d'au moins une bougie du moteur pour éviter une explosion spontanée dans le moteur, caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes suivantes : a) estimation de l'indice d'octane du carburant alimentant le moteur, et b) variation de la vitesse de modification de l'avance à l'allumage en fonction de l'indice d'octane du carburant alimentant le moteur. [0014] Selon une variante, l'étape a) consiste en une estimation du taux d'éthanol dans le carburant, et en une déduction à partir du taux d'éthanol dans le carburant de l'indice d'octane, par exemple au moyen d'une cartographie. [0015] Selon une variante, l'estimation du taux d'éthanol dans le carburant est réalisée au moyen d'un capteur de la teneur en éthanol du carburant. [0016] Selon une variante, l'étape b) est réalisée lorsque l'indice d'octane estimé à l'étape a) correspond à une variation, par rapport à une valeur estimée précédente, supérieure à une valeur seuil. [0017] Selon une variante, le moteur étant destiné à être monté sur un véhicule automobile muni d'un réservoir de carburant alimentant le moteur, la valeur estimée précédente correspond à l'indice d'octane estimé du carburant présent dans le réservoir avant le dernier ajout de carburant dans le réservoir. [0018] Selon une variante, la vitesse de modification du paramètre de combustion varie par : - variation du pas de modification, et/ou par - variation de la période de modification. [0019] Selon une variante, la vitesse de modification du paramètre de combustion est changée pendant un intervalle de temps prédéterminé ou jusqu'à la disparition des explosions spontanées. [0020] L'invention se rapporte également à un dispositif de commande de la combustion d'un moteur à combustion interne à allumage commandée, le dispositif comprenant : - des moyens de commande de l'allumage d'une bougie adaptés à commander l'allumage de la bougie pour éviter l'apparition d'explosions spontanées ; - des moyens d'estimation de l'indice d'octane du carburant alimentant le moteur ; les moyens de commande étant conçus pour mettre en oeuvre le procédé tel que décrit ci-avant dans toutes ses combinaisons. [0021] L'invention se rapporte aussi à un véhicule automobile comprenant un moteur muni d'au moins une bougie et d'un dispositif de commande de l'allumage de la bougie du moteur tel que décrit ci-avant. [0022] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation préféré de l'invention, donnée à titre d'exemple et en référence au dessin annexé. [0023] La figure 1 représente un schéma d'un moteur muni d'un dispositif de commande d'un moteur selon l'invention. [0024] La figure 2 représente un logigramme de déroulement du procédé selon l'invention. [0025] La figure 1 illustre schématiquement un moteur à combustion interne 1 et un dispositif de commande 2 d'une bougie 3, du moteur à combustion interne. Le dispositif de commande 2 comprend une unité électronique 4 de commande de l'avance à l'allumage de la bougie 3. Le moteur 1 est destiné à équiper un véhicule automobile (non représenté) de type courant et pouvant fonctionner avec des carburants différents, notamment des carburants contenant de l'éthanol. Le carburant alimentant le moteur est contenu dans un réservoir 20. [0026] Le dispositif de commande d'une bougie 2 permet de modifier l'avance à l'allumage de la bougie selon une loi de commande fonction, notamment, du type de moteur, des bougies et/ou du dispositif de commande, pour éviter les cliquetis, c'est-à-dire pour éviter une explosion spontanée dans le moteur. Une loi de commande est donnée ci-après à titre d'exemple illustratif et non limitatif. [0027] Selon la loi de commande, en cas de détection d'un cliquetis, l'avance à l'allumage est progressivement, en fait périodiquement, augmentée d'une correction adaptative donnée par exemple par la formule suivante : Cadapt,T(N, remplissage) = Cadapt,T-1(N , remplissage) + 2 9 862 78 6 K(N) X (Ccurative Cadapt,T-1(N, remplissage)) (1) où : 5 - C - adapt,T(N, remplissage) est la correction adaptative de l'avance à la l'allumage estimée à l'instant T, en fonction du régime moteur N et du remplissage du réservoir de carburant, - C - adapt,T-1(N, remplissage) est la correction adaptative de l'avance à l'allumage estimée à l'instant T-1, en fonction du régime moteur N, et du remplissage du réservoir de carburant, - K est un coefficient de modification (ou pas), fonction du régime moteur 10 N, compris entre 0 et 1, typiquement entre 0,2 et 0,3, - Ccurative est une correction curative, déterminée lors de la mise au point du moteur. [0028] II est à noter que dans la formule (1) les deux instants T et T-1 sont séparés d'une période, dite période de modification, égale au temps entre 15 deux évaluations successives de la correction adaptative. Cette période est généralement fonction du régime moteur. Cette période peut par exemple être égale à un nombre de cycles du moteur. [0029] Le dispositif de commande d'une bougie 2 comprend également des moyens d'estimation 10 de l'indice d'octane (ou RON, indice d'octane 20 de recherche) du carburant alimentant le moteur. Ces moyens d'estimation 10 comprennent au moins un capteur de mesure 11, 12 et une unité électronique 15 permettant d'estimer l'indice d'octane à partir du capteur de mesure 11, 12. L'unité électronique 15 peut être distincte du boitier électronique de contrôle du moteur 4 comme représenté ici, ou au contraire 25 être intégré à ce dernier. Le dispositif de commande 2 peut également comprendre un capteur de remplissage 16 du réservoir 20 permettant de détecter l'ajout de carburant dans le réservoir du véhicule comprenant le moteur. [0030] Le capteur 11 est un capteur de la teneur en éthanol, aussi appelé capteur Flex-Fuel. Ce capteur 11 est plongé directement dans le réservoir 20 de carburant. De la mesure du taux d'éthanol du carburant, on peut déduire, notamment au moyen d'une cartographie prédéterminée, l'indice d'octane du carburant dans le réservoir. A titre d'exemple, on peut faire correspondre à un taux de 0% d'éthanol, un indice d'octane de 95 et, à un taux de 100% d'éthanol, un indice d'octane de 108. [0031] En variante, une sonde lambda 12 peut être mise en oeuvre pour déterminer l'indice d'octane du carburant alimentant le moteur. La sonde lambda 12 est disposée dans la ligne d'échappement 21 du moteur. La sonde lambda permet ainsi de mesurer le taux d'oxygène des gaz d'échappement. Par suite, la sonde lambda peut être mise en oeuvre pour déterminer l'indice d'octane dans le carburant alimentant le moteur, par exemple au moyen d'une cartographie prédéterminée de l'indice d'octane en fonction du taux d'oxygène dans les gaz d'échappement. En effet, la consommation d'oxygène lors de la combustion dépend, entre autre facteur, de l'indice d'octane. Il est donc possible, par exemple grâce à des abaques, de déterminer l'indice d'octane à partir des mesures de la sonde lambda 12. Ces abaques peuvent être enregistrés dans l'unité électronique 15 qui peut alors calculer l'indice d'octane du carburant utilisé à partir de la mesure par la sonde lambda du taux d'oxygène dans les gaz d'échappement. [0032] L'indice d'octane peut encore être déduit par d'autres moyens accessibles à l'Homme de l'art. [0033] Le procédé d'optimisation mis en oeuvre par le dispositif de commande illustré en figure 1, est illustré en figure 2. [0034] Ce procédé d'optimisation comprend ici une première étape 100 de détection du remplissage en carburant du réservoir. La détection est effectuée par le capteur de remplissage. Le remplissage peut être synonyme d'une modification de l'indice d'octane du carburant. Il est donc particulièrement intéressant d'initier les étapes suivantes d'optimisation lorsqu'un remplissage du réservoir est détecté. [0035] Le procédé comprend ensuite une étape 101 d'estimation de l'indice d'octane du carburant alimentant le moteur, qui est mise en oeuvre de préférence, après la détection d'un remplissage. Cette étape est rendue possible par les moyens d'estimation de l'indice d'octane. Avantageusement, lors de l'étape 101, l'indice d'octane est comparé à une valeur d'indice d'octane précédente, notamment la valeur de l'indice d'octane du carburant dans le réservoir avant le dernier ajout de carburant dans le réservoir. Cette comparaison permet d'obtenir la variation d'indice d'octane ARONobs. [0036] La suite du procédé est, de préférence, fonction de la comparaison entre une valeur de l'indice d'octane estimée à l'étape 101 et d'une valeur seuil ARONseuil préalablement définie. [0037] Si ARONobs est inferieure à ARONseuil (ARONobs < ARONseuil), c'est- à-dire si l'indice d'octane du nouveau mélange de carburant est proche de la valeur précédente, une étape 102 est initiée. Dans cette étape, la loi de commande (1) est inchangée, le pas de modification K demeurant constant. En effet, en dessous de la valeur seuil ARONseuil, la variation de l'indice d'octane peut être rapidement et efficacement compensée par la loi de commande initiale. Il n'est pas nécessaire alors de faire varier l'avance à l'allumage de la bougie de manière plus rapide. [0038] Lorsque, au contraire, ARONobs est supérieure ou égale à ARONseuil (ARONobs ARONseuil), on initie l'étape 103 dans laquelle la vitesse de modification de l'avance à l'allumage varie, notamment est augmentée. Il est en effet nécessaire dans ce cas, de modifier rapidement l'avance à l'allumage de la bougie pour éviter que le cliquetis ne se produise durant un intervalle de temps important et endommage le moteur. [0039] Avantageusement, la vitesse de modification de l'avance à l'allumage est changée en faisant varier le pas K en fonction de ARONobs. 2 9 862 78 9 [0040] Ainsi, le pas K peut être remplacé dans l'équation (1) par un nouveau pas de modification K' qui est défini en fonction de l'indice d'octane du carburant alimentant le moteur par une relation telle que l'équation (2) donnée ci-dessous à titre d'exemple : 5 K' = K + (1-K) x Min(ARONobs/ARONmax, 1) (2) Où ARONmax est une valeur prédéterminée, supérieure à ARONseuil. [0041] Ainsi, lorsque ORONseuii < ORONobs < ORONmax, K' croît avec ARONobs (car (1 - K) > 0), ce qui permet d'accélérer d'autant plus l'acquisition de la valeur optimale de l'avance à l'allumage que le ARONobs 10 est élevé. En outre, selon l'équation (2), lorsque ARONobs RONmax, le pas de modification K' atteint sa valeur maximale égale à 1. [0042] Typiquement, ARONmax est de l'ordre de grandeur de la variation maximale de l'indice d'octane des carburants du commerce. Par exemple, pour un carburant E98, l'indice d'octane est de 98 alors que l'indice 15 d'octane de l'éthanol est de 108. La valeur maximale de ARONmax est donc de préférence égale à 10. [0043] Avec ARONobs=5, ARONmax=10 et un pas de modification K initial de 0,3, on obtient selon l'équation (2) une valeur de K'=0,65. [0044] La modification de la valeur de l'avance à l'allumage est poursuivie 20 selon l'étape 104 jusqu'à stabilisation de la valeur de l'avance à l'allumage, c'est-à-dire jusqu'à disparition des cliquetis. Alternativement, l'augmentation de la vitesse de variation de l'avance à l'allumage est limitée pendant un intervalle de temps prédéfini. Ainsi, pendant cet intervalle de temps, l'optimisation de l'avance à l'allumage est accélérée en fonction de l'indice 25 d'octane du carburant introduit dans le réservoir. [0045] A l'issue de l'étape de stabilisation 104, la vitesse de variation de l'avance à l'allumage revient à sa valeur initiale, c'est-à-dire ici que le pas de modification reprend sa valeur K, à l'étape 105. [0046] La présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art. [0047] En particulier, la vitesse de modification de l'avance à l'allumage de la bougie peut être changée, en variante ou au surplus de la variation du pas de modification, en faisant varier la période de modification de l'avance à l'allumage. Il est ainsi possible de réduire cette période de modification quand la variation de l'indice d'octane déterminée est supérieure à une valeur seuil.10
Claims (8)
- REVENDICATIONS1. Procédé de commande de la combustion d'un moteur (1) à combustion interne à allumage commandé comprenant la modification périodique de l'avance à l'allumage d'au moins une bougie (3) du moteur (1) pour éviter une explosion spontanée dans le moteur (1), caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes suivantes : a) estimation de l'indice d'octane du carburant alimentant le moteur (1), et b) variation de la vitesse de modification de l'avance à l'allumage en fonction de l'indice d'octane du carburant alimentant le moteur (1).
- 2. Procédé de commande selon la revendication 1, dans lequel l'étape a) consiste en une estimation du taux d'éthanol dans le carburant, et en une déduction à partir du taux d'éthanol dans le carburant de l'indice d'octane, par exemple au moyen d'une cartographie.
- 3. Procédé de commande selon la revendication 2, dans lequel l'estimation du taux d'éthanol dans le carburant est réalisée : - au moyen d'un capteur de la teneur en éthanol du carburant, - par déduction, par exemple au moyen d'une cartographie, à partir de la teneur en oxygène des gaz d'échappement du moteur, mesurée au moyen d'une sonde lambda.
- 4. Procédé de commande selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel l'étape b) est réalisée lorsque l'indice d'octane estimé à l'étape a) correspond à une variation, par rapport à une valeur estimée précédente, supérieure à une valeur seuil.
- 5. Procédé de commande selon la revendication 4, le moteur étant destiné à être monté sur un véhicule automobile muni d'un réservoir (20) de carburant alimentant le moteur (1), dans lequel la valeur estimée précédente correspond à l'indice d'octane estimé du carburant présent dans le réservoir avant le dernier ajout de carburant dans le réservoir (1).
- 6. Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la vitesse de modification du paramètre de combustion varie par : - variation du pas de modification, et/ou par - variation de la période de modification.
- 7. Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la vitesse de modification du paramètre de combustion est changée pendant un intervalle de temps prédéterminé ou jusqu'à la disparition des explosions spontanées.
- 8. Dispositif de commande de la combustion d'un moteur à combustion interne à allumage commandée, le dispositif comprenant : des moyens de commande (4) de l'allumage d'une bougie (3) adaptés à commander l'allumage de la bougie (3) pour éviter l'apparition d'explosions spontanées ; des moyens d'estimation (10) de l'indice d'octane du carburant alimentant le moteur les moyens de commande étant conçus pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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