FR2991002A1 - Procede et dispositif de commande de la combustion d'un moteur a allumage commande en regime transitoire - Google Patents

Procede et dispositif de commande de la combustion d'un moteur a allumage commande en regime transitoire Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un procédé de commande de la combustion d'un moteur à allumage commandé pour la prévention du cliquetis, le moteur à allumage commandé comprenant un cylindre dans lequel est injecté de l'air d'admission, une bougie étant adaptée à générer une étincelle dans le cylindre pendant un cycle de fonctionnement du moteur à allumage commandé, dans lequel le procédé comprend les étapes suivantes consistant à déterminer (S20) une variation de la quantité d'air d'admission entre deux cycles de fonctionnement du moteur à allumage commandé, identifier (S30) une régime transitoire du moteur à allumage commandé lorsque la variation de la quantité d'air d'admission déterminée est supérieure à une valeur seuil, déterminer (S40) une avance à l'allumage de la bougie (36) adaptée à la régime transitoire identifiée et commander la bougie avec l'avance à l'allumage de la bougie (36) déterminée.

Description

1 PROCEDE ET DISPOSITIF DE COMMANDE DE LA COMBUSTION D'UN MOTEUR A ALLUMAGE COMMANDE EN REGIME TRANSITOIRE pool La présente invention concerne un procédé et un dispositif de commande 5 de la combustion d'un moteur à allumage commandé en fonctionnement transitoire. L'invention concerne également un véhicule automobile comprenant un tel dispositif de commande. [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 10 de combustion ou du piston. Par extension, le terme cliquetis désigne également le phénomène d'explosion spontanée (parfois dénommé « auto-allumage » ou « auto-inflammation ») engendrant la combustion, à contre-temps de l'étincelle de la bougie, d'une partie du mélange de carburant alimentant le moteur à allumage commandé. 15 [0003] Dans un moteur à combustion interne, le cliquetis est notamment source de gênes pour l'utilisateur, d'une dégradation précoce du moteur à allumage commandé et/ou d'une augmentation de la consommation de carburant. [0004] L'apparition de cliquetis est notamment fonction des phases de fonctionnement du moteur à allumage commandé. Par exemple, les phases de 20 fonctionnement comportant de fortes variations de la quantité d'air admis dans la chambre de combustion (appelé également « air d'admission ») sont propices à l'apparition de cliquetis. [0005] Cependant, il est connu que pour éviter l'apparition de cliquetis, il est possible de faire varier la valeur de l'avance à l'allumage. Plus particulièrement, 25 l'allumage de la bougie est retardé pour diminuer la compression du mélange présent dans la chambre de combustion lors de l'allumage de la bougie. Ainsi, différents procédés connus utilisant la variation de la valeur de l'avance à l'allumage sont utilisés pour lutter contre le phénomène de cliquetis dans un moteur à allumage commandé. [0006] Un procédé connu est du type préventif. Tel que représenté sur la figure 1, un tel procédé comporte une étape S10 de commande de l'allumage avec une valeur de correction 22 de l'avance à l'allumage. Cette valeur de correction 22 de l'avance à l'allumage est déterminée et calibrée lors d'essais en fonctionnement stabilisé du moteur à allumage commandé, i.e. en régime stationnaire du moteur à allumage commandé. La valeur de correction 22 de l'avance à l'allumage est notamment fonction de la quantité d'air d'admission 24 pour un régime stationnaire du moteur à allumage commandé et du régime 26 du moteur à allumage commandé. Cette valeur de correction 22 de l'avance à allumage est ensuite appliquée au moteur à allumage commandé lors de son utilisation. L'inconvénient d'un tel procédé est que la correction de l'avance à l'allumage n'est pas adaptée aux phases de fonctionnement non stabilisées du moteur à allumage commandé. La protection contre le phénomène de cliquetis est donc mal adaptée et insuffisante sur la plage entière de fonctionnement du moteur à allumage commandé. [0007] Pour améliorer la lutte contre le cliquetis, il est connu de combiner le procédé de type préventif décrit ci-dessus avec un procédé de type curatif. Ce dernier procédé a pour but de limiter le phénomène de cliquetis dès son apparition. mos] Un exemple connu d'un premier procédé de type curatif consiste à appliquer un retrait d'avance à l'allumage à chaque occurrence de cliquetis et, ensuite, à retourner dans les conditions d'avance à l'allumage en fonctionnement stabilisé dans un temps bref. Dans ce cas, le procédé est appelé curatif « rapide ». De la même façon, il est connu un deuxième procédé de type curatif dont le retour dans les conditions d'avance à l'allumage en fonctionnement stabilisé est réalisé dans un temps suffisamment long pour prévenir de nouvelles occurrences de cliquetis suivant un premier cliquetis détecté. Toutefois, dans ce dernier cas, durant l'intervalle de temps séparant l'apparition du premier cliquetis au retour à des conditions d'avance à l'allumage en fonctionnement stabilisé, la correction d'avance à l'allumage peut être mise en oeuvre sans qu'il n'y ait d'apparition d'un nouveau cliquetis. Une surconsommation de carburant est ainsi engendrée. [0009] II est également connu de FR-A-2 398 895 un troisième procédé de type curatif pour une correction proportionnelle de l'avance à l'allumage. Le procédé a pour but de corriger l'avance à l'allumage du moteur à allumage commandé en fonction de la fréquence d'apparition des cliquetis. [0olo] Toutefois, l'inconvénient d'un procédé de type curatif est qu'il ne permet pas d'éviter le phénomène de cliquetis de manière anticipée. Un tel procédé n'est mis en oeuvre qu'à l'apparition d'un cliquetis. L'efficacité d'un tel procédé n'est donc pas satisfaisante. pou ] II existe donc un besoin pour un procédé permettant de lutter contre le phénomène de cliquetis plus efficacement avec une consommation de carburant réduite, notamment lors des phases de fonctionnement comportant de fortes variations de la quantité d'air admis dans la chambre de combustion. [0012] Pour cela, l'invention propose un procédé de commande de la combustion d'un moteur à allumage commandé pour la prévention du cliquetis, le moteur à allumage commandé comprenant un cylindre dans lequel est injecté de l'air d'admission, une bougie étant adaptée à générer une étincelle dans le cylindre pendant un cycle de fonctionnement du moteur à allumage commandé, caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes suivantes consistant à : - déterminer une variation de la quantité d'air d'admission entre deux cycles de fonctionnement du moteur à allumage commandé ; - identifier un régime transitoire du moteur à allumage commandé lorsque la variation de la quantité d'air d'admission déterminée est supérieure à une valeur seuil ; - déterminer une avance à l'allumage de la bougie adaptée au régime transitoire identifié ; - commander l'allumage de la bougie avec l'avance à l'allumage de la bougie déterminée. [0013] Selon une variante, la valeur seuil est fonction du régime du moteur à allumage commandé. [0014] Selon une variante, le procédé comporte les étapes consistant à : - détecter une première consigne de la quantité d'air d'admission pendant un premier pas de calcul de la quantité d'air d'admission ; - détecter une deuxième consigne de la quantité d'air d'admission pendant un deuxième pas de calcul suivant le premier pas de calcul de la quantité d'air d'admission ; - déterminer la variation de la quantité d'air d'admission en fonction des première et deuxième consignes de la quantité d'air d'admission. [0015] Selon une variante, le procédé comprend, en outre, les étapes consistant à: - déterminer une quantité d'air d'admission pour un régime stationnaire du moteur à allumage commandé ; - déterminer une quantité d'air d'admission pour un régime transitoire du moteur à allumage commandé ; - déterminer une valeur d'avance à l'allumage pour un régime stationnaire et une valeur d'avance à l'allumage pour un régime transitoire en fonction de la quantité d'air d'admission pour un régime stationnaire et de la quantité d'air d'admission pour régime transitoire, respectivement ; - déterminer l'avance à l'allumage en fonction de la valeur d'avance à l'allumage de la bougie pour un régime stationnaire et de la valeur d'avance à l'allumage pour un régime transitoire. [0016] Selon une variante, l'avance à l'allumage de la bougie est le minimum entre la valeur d'avance à l'allumage pour un régime stationnaire et la valeur d'avance à l'allumage pour un régime transitoire. [0017] Selon une variante, la quantité d'air d'admission pour un régime stationnaire est fonction de la structure du moteur à allumage commandé et/ou de l'indice d'octane du carburant alimentant le moteur à allumage commandé. [0018] Selon une variante, la valeur d'avance à l'allumage pour un régime transitoire est déterminée en fonction de la première et/ou de la deuxième consigne de la quantité d'air d'admission. [0019] Selon une variante, le procédé comprend les étapes consistant à : - détecter un cliquetis ; - commander la bougie avec une avance à l'allumage adaptée à faire disparaître le cliquetis détecté. [0020] L'invention propose également un dispositif de commande de la combustion d'un moteur à allumage commandé, comprenant une bougie et un calculateur adapté à commander la bougie, le calculateur étant adapté à mettre en oeuvre le procédé tel que décrit précédemment. [0021] L'invention propose en outre un véhicule automobile comprenant un moteur à allumage commandé et un dispositif de commande de la combustion du moteur à allumage commandé tel que décrit précédemment. [0022] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit des modes de réalisation de l'invention, 10 donnés à titre d'exemple uniquement et en références aux dessins qui montrent : - figure 1, un ordinogramme d'un procédé connu de commande de la combustion d'un moteur à allumage commandé ; - figure 2, un ordinogramme du procédé proposé de commande de la combustion d'un moteur à allumage commandé en régime transitoire 15 - figure 3, un ordinogramme décrivant une étape du procédé proposé pour la détermination d'une quantité d'air d'admission pour un régime transitoire du moteur à allumage commandé. [0023] Tel que représenté sur la figure 2, le procédé de commande de la combustion d'un moteur à allumage commandé pour la prévention du cliquetis 20 proposé comporte une première étape de détermination S20 de la variation de la quantité d'air d'admission entre deux cycles de fonctionnement du moteur à allumage commandé. Un cycle de fonctionnement correspond, par exemple pour un moteur à allumage commandé à quatre temps, aux quatre temps : l'admission, la compression, la combustion puis l'échappement du mélange de l'air d'admission et 25 du carburant présent dans le cylindre. En d'autres termes, dans ce même cas d'un moteur à allumage commandé à quatre temps, un cycle de fonctionnement correspond à deux allers-retours d'un piston coulissant dans le cylindre. [0024] Tel qu'illustré sur la figure, la détermination S20 de la variation de la quantité d'air d'admission comporte la détection de la variation de la consigne de la 30 quantité d'air d'admission 30. Cette étape S20 consiste donc à détecter une première et une deuxième consignes de la quantité d'air d'admission pendant un 2 99 1002 6 premier et un deuxième pas de calcul de la quantité d'air d'admission, respectivement. Un pas de calcul correspond au temps séparant la détection de deux consignes de la quantité d'air d'admission. Le pas de calcul correspond notamment à un cycle de fonctionnement du moteur à allumage commandé. 5 [0025] Le procédé de commande de la combustion d'un moteur à allumage commandé pour la prévention du cliquetis comporte ensuite une étape d'identification S30 d'un régime transitoire du moteur à allumage commandé. Pour ce faire, la variation de la quantité d'air d'admission est comparée à la valeur seuil pour permettre l'identification du régime transitoire. La valeur seuil peut notamment être fonction du régime 34 du moteur à allumage commandé. Dans ce cas, la valeur seuil est d'autant plus élevée que la valeur de la première consigne est faible. A titre d'exemple non limitant, la valeur seuil est de l'ordre de 15% de la capacité maximale de la quantité d'air d'admission dans le cylindre lorsque la première consigne de la quantité d'air d'admission est de l'ordre de 60% de la capacité maximum d'air d'admission dans le cylindre. En d'autres termes, dans ce cas, un régime transitoire du moteur à allumage commandé est identifié lorsque la variation de la quantité d'air d'admission excède 15% de la capacité maximale de la quantité d'air d'admission dans le cylindre. [0026] Le procédé de commande de la combustion d'un moteur à allumage commandé pour la prévention du cliquetis comporte ensuite une étape S40 de détermination de l'avance à l'allumage de la bougie 36 adaptée au régime transitoire identifié. Cette avance à l'allumage de la bougie 36 est ensuite commandée à la bougie (étape non représentée). [0027] Selon un mode de réalisation, la détermination S40 de l'avance à l'allumage de la bougie 36 adaptée au régime transitoire identifié comporte en outre la détermination d'une quantité d'air d'admission pour un régime stationnaire du moteur à allumage commandé. Une étape S48 permet ensuite de déterminer une valeur d'avance à l'allumage pour un régime stationnaire en fonction, notamment, de la quantité d'air d'admission pour un régime stationnaire et du régime 34 du moteur à allumage commandé. La valeur d'avance à l'allumage pour un régime stationnaire peut, en outre, être déterminée en fonction de la structure du moteur à allumage commandé et/ou de l'indice d'octane du carburant alimentant le moteur à allumage commandé, i.e. indépendamment de la quantité d'air d'admission pour un régime stationnaire et/ou du régime 34 du moteur à allumage commandé. [0028] Ici, l'étape de détermination S40 de l'avance à l'allumage de la bougie 36 comporte la détermination S42 de la quantité d'air d'admission pour un régime transitoire 38 du moteur à allumage commandé. La quantité d'air d'admission pour un régime transitoire 38 est ici fonction de la consigne de la quantité d'air d'admission 30. Par exemple, la consigne de la quantité d'air d'admission 30 peut être déterminée à partir de la première et/ou de la deuxième consigne de la quantité d'air d'admission. Plus particulièrement, tel qu'illustré sur la figure 3, la quantité d'air d'admission pour un régime transitoire 38 peut être déterminée par une application S44, dans un premier temps, d'un filtre, par exemple un filtre du premier ordre, à la consigne de la quantité d'air d'admission 30. Dans un second temps, une application S46 d'un retard du pas de calcul, à la suite de l'application S44 du filtre, permet de rapprocher la quantité d'air d'admission pour un régime transitoire 38 de la quantité réelle d'air d'admission du régime transitoire identifié préalablement. De préférence, le filtre et le retard appliqués à la consigne de la quantité d'air d'admission 30 sont fonction du régime 34 du moteur à allumage commandé pour permettre un rapprochement plus précis de la quantité d'air d'admission pour un régime transitoire 38 à la quantité réelle d'air d'admission du régime transitoire identifié préalablement. [0029] Une étape S50 permet ensuite de déterminer une valeur d'avance à l'allumage pour un régime transitoire en fonction de la quantité d'air d'admission pour un régime transitoire 38 déterminée. [0030] Au cours d'une étape S52, on détermine l'avance à l'allumage de la bougie 36 en fonction de la valeur d'avance à l'allumage pour un régime stationnaire et de la valeur d'avance à l'allumage pour un régime transitoire. Plus particulièrement, l'avance à l'allumage de la bougie 36 est égale à la valeur de l'avance à l'allumage pour un régime stationnaire lorsque la variation de la quantité d'air d'admission est inférieure à la valeur seuil. De la même façon, l'avance à l'allumage de la bougie 36 est égale à la valeur de l'avance à l'allumage pour un régime transitoire lorsque la variation de la quantité d'air d'admission est supérieure à la valeur seuil. Ainsi, l'avance à l'allumage de la bougie 36 est adaptée à plusieurs régimes de fonctionnement du moteur à allumage commandé. La diminution du phénomène de cliquetis en est augmentée sur le fonctionnement global du moteur à allumage commandé. [0031] En variante, l'avance à l'allumage appliqué à la bougie 36 est égale au minimum entre la valeur de l'avance à l'allumage pour un régime stationnaire et la valeur de l'avance pour un régime transitoire. De cette façon, le changement d'un régime stationnaire à un régime transitoire, et inversement, n'engendre pas de discontinuité dans la commande de la bougie avec l'avance à l'allumage. Ainsi, aucun à-coups, notamment de couple, n'est ressenti par le conducteur du véhicule automobile. De plus, l'utilisation de la valeur d'avance à l'allumage pour un régime stationnaire pendant le régime stationnaire et le régime transitoire permet de limiter la charge de calcul du calculateur. [0032] Le procédé proposé comporte également une étape de correction curative (non représentée) du cliquetis. Cette étape comporte une détection d'un cliquetis suivie d'une commande de la bougie avec une avance à l'allumage adaptée à faire disparaître le cliquetis détecté. Plus particulièrement, l'étape de correction curative est du type « rapide », c'est-à-dire sans temporisation visant à prévenir l'apparition d'un autre cliquetis après le cliquetis détecté. Ce mode de réalisation permet ainsi de diminuer d'avantage l'apparition du cliquetis. De plus, la commande d'une avance à l'allumage de la bougie 36 mieux adaptée au régime transitoire du moteur à allumage commandé permet de limiter l'utilisation de la correction curative « rapide ». La consommation de carburant est ainsi également diminuée. [0033] Le procédé contribue ainsi à la diminution du phénomène de cliquetis par une action ciblée et pertinente pendant les régimes transitoires de fonctionnement propices à l'apparition de cliquetis. De plus, le moteur à allumage commandé est protégé plus efficacement contre les endommagements liés l'apparition du cliquetis. La durée de vie du moteur à allumage commandé est ainsi améliorée. De plus, la gêne acoustique engendrée par le phénomène de cliquetis est également diminuée. [0034] Ce procédé peut être mis en oeuvre par un calculateur d'un dispositif de commande de la combustion d'un moteur à allumage commandé. Un tel dispositif peut équiper tout véhicule automobile comprenant un moteur à allumage commandé. 2 9 9 100210

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS1. Procédé de commande de la combustion d'un moteur à REVENDICATIONS1. Procédé de commande de la combustion d'un moteur à allumage commandé pour la prévention du cliquetis, le moteur à allumage commandé comprenant un cylindre dans lequel est injecté de l'air d'admission, une bougie étant adaptée à générer une étincelle dans le cylindre pendant un cycle de fonctionnement du moteur à allumage commandé, caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes suivantes consistant à : a) déterminer (S20) une variation de la quantité d'air d'admission entre deux cycles de fonctionnement du moteur à allumage commandé ; b) identifier (S30) un régime transitoire du moteur à allumage commandé lorsque la variation de la quantité d'air d'admission déterminée est supérieure à une valeur seuil ; c) déterminer (S40) une avance à l'allumage de la bougie (36) adaptée au régime transitoire identifié ; d) commander la bougie avec l'avance à l'allumage de la bougie (36) déterminée.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur seuil est fonction du régime (34) du moteur à allumage commandé.
  3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'étape a) comporte les étapes consistant à : a.1) détecter une première consigne de la quantité d'air d'admission pendant un premier pas de calcul de la quantité d'air d'admission ; a.2) détecter une deuxième consigne de la quantité d'air d'admission pendant un deuxième pas de calcul suivant le premier pas de calcul de la quantité d'air d'admission ; a.3) déterminer la variation de la quantité d'air d'admission en fonction des première et deuxième consignes de la quantité d'air d'admission.
  4. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'étape c) comprend, en outre, les étapes consistant à : c.1) déterminer une quantité d'air d'admission pour un régime stationnaire du moteur à allumage commandé ;c.2) déterminer (S42) une quantité d'air d'admission pour un régime transitoire (38) du moteur à allumage commandé ; c.3) déterminer (S44, S46) une valeur d'avance à l'allumage pour un régime stationnaire et une valeur d'avance à l'allumage pour un régime transitoire en fonction de la quantité d'air d'admission pour un régime stationnaire et de la quantité d'air d'admission pour régime transitoire, respectivement ; c.4) déterminer (S48) l'avance à l'allumage de la bougie (36) en fonction de la valeur d'avance à l'allumage pour un régime stationnaire et de la valeur d'avance à l'allumage pour un régime transitoire.
  5. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'avance à l'allumage de la bougie (36) est le minimum entre la valeur d'avance à l'allumage pour un régime stationnaire et la valeur d'avance à l'allumage pour un régime transitoire.
  6. 6. Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que la valeur d'avance à l'allumage pour un régime stationnaire est fonction de la structure du moteur à allumage commandé et/ou de l'indice d'octane du carburant alimentant le moteur à allumage commandé.
  7. 7. Procédé selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la quantité d'air d'admission pour un régime transitoire (38) est déterminée en fonction de la première et/ou de la deuxième consigne de la quantité d'air d'admission. 25
  8. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à : i) détecter un cliquetis ; ii) commander la bougie avec une avance à l'allumage adaptée à faire disparaître le cliquetis détecté. 30
  9. 9. Dispositif de commande de la combustion d'un moteur à allumage commandé, comprenant une bougie et un calculateur adapté à commander la bougie, caractérisé en ce que le calculateur est adapté à mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes. 35
  10. 10. Véhicule automobile comprenant un moteur à allumage commandé et un dispositif de commande de la combustion du moteur à allumage commandé selon la revendication 9. 20
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