FR3120921A1 - Method for diagnosing faulty operation of a vehicle engine - Google Patents

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Abstract

L’invention se rapporte à un procédé de diagnostic d’un fonctionnement erroné d’un moteur thermique de véhicule, comprenant au moins un cylindre (1) définissant une chambre de combustion (2) dans laquelle débouchent un injecteur (7) de carburant et un capteur de pression de cylindre (8). Selon l’invention, le procédé comprend les étapes suivantes :-une étape de calcul d’une première quantité de carburant injectée dans la chambre de combustion pendant une durée donnée à partir des valeurs de pression de cylindre mesurées par le capteur de pression, sur un point de fonctionnement identifié du moteur,-une étape de comparaison entre ladite première quantité de carburant et une valeur de quantité de carburant normalement attendue sur ledit point de fonctionnement identifié pendant la même durée, - une étape de prise en compte instantanée dans le véhicule d’un écart supérieur ou égal à un premier seuil entre ladite première quantité de carburant et ladite quantité normalement attendue, traduisant un fonctionnement erroné du moteur. Figure pour l’abrégé : Fig.2The invention relates to a method for diagnosing faulty operation of a vehicle internal combustion engine, comprising at least one cylinder (1) defining a combustion chamber (2) into which a fuel injector (7) and a cylinder pressure sensor (8). According to the invention, the method comprises the following steps:-a step of calculating a first quantity of fuel injected into the combustion chamber for a given duration from the cylinder pressure values measured by the pressure sensor, on an identified operating point of the engine, - a step of comparing said first quantity of fuel and a value of quantity of fuel normally expected on said identified operating point for the same duration, - a step of instantaneous taking into account in the vehicle a difference greater than or equal to a first threshold between said first quantity of fuel and said quantity normally expected, reflecting an erroneous operation of the engine. Figure for abstract: Fig.2

Description

Procédé de diagnostic d’un fonctionnement erroné d’un moteur de véhiculeMethod for diagnosing faulty operation of a vehicle engine

La présente invention concerne un procédé de diagnostic d’un fonctionnement erroné d’un moteur de véhicule.The present invention relates to a method for diagnosing an erroneous operation of a vehicle engine.

Il a déjà été constaté sur certains véhicules des problèmes de démarrage à chaud du moteur, qui ont conduit à amener ces véhicules dans un garage en après-vente, pour être réparés en procédant au changement des injecteurs, en pensant que ceux-ci constituaient de façon systématique la cause principale de ce mauvais démarrage à chaud.Some vehicles have already been found to have engine hot start problems, which led to these vehicles being taken to an after-sales garage to be repaired by changing the injectors, thinking that these were systematically the main cause of this poor hot start.

Or, en analysant de plus près les circonstances de ce mauvais démarrage à chaud, il s’est avéré que les injecteurs du moteur n’étaient pas toujours impliqués dans celui-ci, et qu’il fallait donc cesser ces opérations de changement d’injecteurs injustifiées, qui sont longues, coûteuses et inutiles.However, on closer analysis of the circumstances of this bad hot start, it turned out that the engine injectors were not always involved in it, and that it was therefore necessary to stop these change of engine operations. unwarranted injectors, which are time consuming, expensive and unnecessary.

Des cas de mauvais démarrage à chaud, dus à des frottements anormaux du moteur, et non pas à un défaut du système d’injection de carburant, peuvent être difficiles à diagnostiquer.Cases of poor hot starting, due to abnormal engine friction, and not a fault in the fuel injection system, can be difficult to diagnose.

Quand on met le moteur au point, la marge de réglage de calibration à froid, consistant à déterminer la quantité de carburant à injecter pour pouvoir démarrer, permet généralement de couvrir les cas de frottements anormaux dans le cas d’un démarrage à froid. En revanche, de nos jours, en ce qui concerne la mise au point du réglage à chaud, les quantités injectées sont optimisées pour éviter des surconsommations de carburant importantes, notamment parce-que les véhicules disposent la plupart du temps d’un système dit « Stop and Start » d’arrêt et de redémarrage automatique du moteur, ce qui multiplie les fréquences de ces démarrages à chaud. En prenant moins de marge que par le passé sur les quantités de carburant injectées au démarrage à chaud, ce masquage de frottements anormaux n’est plus possible dès lors qu’ils ne sont pas négligeables.When tuning the engine, the cold calibration adjustment margin, consisting in determining the quantity of fuel to be injected in order to be able to start, generally makes it possible to cover the cases of abnormal friction in the case of a cold start. On the other hand, nowadays, with regard to the development of hot tuning, the quantities injected are optimized to avoid significant overconsumption of fuel, in particular because vehicles most of the time have a system called " Stop and Start” for automatic stopping and restarting of the engine, which multiplies the frequency of these hot starts. By taking less margin than in the past on the quantities of fuel injected on hot starting, this masking of abnormal friction is no longer possible when they are not negligible.

Voici quelques exemples non limitatifs de couples résistants correspondant aux frottements anormaux :
- Lorsqu’ils sont d’origine externe au bloc moteur, ils peuvent être représentés par un compresseur de climatisation grippant ou un alternateur bloqué,
-Lorsqu’ils sont d’origine interne au bloc moteur, ils peuvent être la conséquence de la dégradation de la base du moteur, suite à une surchauffe due à un emballement du moteur.
Here are some non-limiting examples of resistant torques corresponding to abnormal friction:
- When they are of external origin to the engine block, they can be represented by a seizing air conditioning compressor or a blocked alternator,
- When they are of internal origin to the engine block, they can be the consequence of the degradation of the base of the engine, following an overheating due to a racing of the engine.

Les conséquences d’un mauvais démarrage à chaud peuvent être multiples et importantes :
-aboutir à un démarreur grillé,
-aboutir à un remplacement inutile de pièces (injecteurs, batterie, etc.) pouvant générer des coûts d’entretien inutilement élevés.
The consequences of a bad hot start can be multiple and significant:
- result in a blown starter,
- result in unnecessary replacement of parts (injectors, battery, etc.) which can generate unnecessarily high maintenance costs.

Plus précisément, il y a un risque d’attribuer a priori l’origine du défaut de démarrage à chaud du moteur à un mauvais fonctionnement du système d’injection et de procéder à tort à un changement des injecteurs.More specifically, there is a risk of a priori attributing the origin of the engine hot start fault to a malfunction of the injection system and of wrongly changing the injectors.

Actuellement, il existe des procédés pour détecter en après-vente l’existence de frottements anormaux. En effet, le couple résistant correspondant à ces frottements anormaux peut aujourd’hui être identifié au travers de la consommation de carburant du moteur, car un effort résistant conduit à injecter plus de carburant pour maintenir le couple nécessaire au réglage en boucle fermée d’un régime de ralenti du moteur sur une valeur de consigne. Mais un tel procédé nécessite l’utilisation d’injecteurs de référence sûrs pour déterminer une valeur fiable de la quantité de carburant réellement injectée. Cela entraine deux contraintes fortes :
-une intervention qui est réalisée forcément en concession, interdisant toute analyse au cours du cycle de roulage lui-même,
-l’utilisation de pièces spécifiques qui sont difficiles à mettre à la disposition du réseau et qui doivent être manipulées avec précaution.
Currently, there are after-sales methods for detecting the existence of abnormal friction. Indeed, the resistive torque corresponding to this abnormal friction can today be identified through the fuel consumption of the engine, because a resistive effort leads to injecting more fuel to maintain the torque necessary for the closed-loop adjustment of a engine idling speed to a set value. But such a method requires the use of reliable reference injectors to determine a reliable value of the quantity of fuel actually injected. This entails two strong constraints:
- an intervention which is necessarily carried out in the dealership, prohibiting any analysis during the driving cycle itself,
- the use of specific parts which are difficult to make available to the network and which must be handled with care.

Un procédé selon l’invention, permet de détecter un fonctionnement erroné du moteur, et en particulier l’existence de frottements anormaux, en s’affranchissant des inconvénients relevés dans les procédés de l’état de la technique. Elle peut s’appliquer aux moteurs dont les cylindres sont équipés de capteurs de pression de cylindre aptes à mesurer la pression régnant dans les chambres de combustion de ces cylindres pendant le cycle de combustion. De tels capteurs de pression de cylindre sont de plus en plus présents sur les moteurs en série pour des objectifs particuliers, par exemple le calage du centroïde de combustion (connu sous l’acronyme CA50) de ces moteurs. L’invention utilise ces capteurs déjà présents pour une autre fin.A method according to the invention makes it possible to detect an erroneous operation of the engine, and in particular the existence of abnormal friction, by overcoming the drawbacks noted in the methods of the state of the art. It can be applied to engines whose cylinders are equipped with cylinder pressure sensors capable of measuring the pressure prevailing in the combustion chambers of these cylinders during the combustion cycle. Such cylinder pressure sensors are increasingly found on series engines for particular purposes, for example the timing of the combustion centroid (known as CA50) of these engines. The invention uses these sensors already present for another purpose.

L’invention a pour objet un procédé de diagnostic d’un fonctionnement erroné d’un moteur thermique de véhicule, comprenant au moins un cylindre définissant une chambre de combustion dans laquelle débouchent un injecteur de carburant et un capteur de pression de cylindre.The subject of the invention is a method for diagnosing an erroneous operation of a vehicle heat engine, comprising at least one cylinder defining a combustion chamber into which a fuel injector and a cylinder pressure sensor open.

Selon l’invention, le procédé comprend les étapes suivantes :
- une étape de calcul d’une première quantité de carburant injectée dans la chambre de combustion pendant une durée donnée, à partir des valeurs de pression de cylindre mesurées par le capteur de pression de cylindre au cours des cycles de combustion dans le cylindre pendant cette durée, sur un point de fonctionnement identifié du moteur,
-une étape de comparaison entre ladite première quantité de carburant et une valeur de quantité de carburant normalement attendue sur ledit point de fonctionnement identifié pendant la même durée,
-une étape de prise en compte instantanée dans le véhicule d’un écart supérieur ou égal à un premier seuil entre ladite première quantité de carburant et ladite quantité normalement attendue, traduisant un fonctionnement erroné du moteur.
According to the invention, the method comprises the following steps:
- a step of calculating a first quantity of fuel injected into the combustion chamber for a given duration, from the cylinder pressure values measured by the cylinder pressure sensor during the combustion cycles in the cylinder during this duration, at an identified operating point of the engine,
-a step of comparison between said first quantity of fuel and a value of quantity of fuel normally expected at said operating point identified for the same duration,
a step of instantaneous taking into account in the vehicle of a difference greater than or equal to a first threshold between said first quantity of fuel and said quantity normally expected, reflecting an erroneous operation of the engine.

Le principe d’un procédé selon l’invention est d’utiliser la pression de cylindrePcylmesurée par le capteur de pression placé dans la chambre de combustion, pour détecter en temps réel dans le véhicule, ou en après-vente, un fonctionnement erroné du moteur dû plus particulièrement à des frottements anormaux. Un calculateur embarqué dans le véhicule permet en effet de déterminer de manière fiable une valeur de la quantité de carburant injectée dans le cylindre considéré, en la calculant à partir des valeurs de pression de cylindrePcylmesurées par le capteur pendant le cycle de combustion, et de comparer cette valeur calculée, dite première quantité de carburant, à celle qui est normalement attendue sur des points de fonctionnement parfaitement identifiés, de préférence un fonctionnement au ralenti en cours de roulage ou un fonctionnement au ralenti accéléré avec des consommateurs électriques tels que par exemple un compresseur de climatisation ou un alternateur, pour détecter un fonctionnement déficient du moteur dû à des frottements anormaux. En effet, en présence de frottements anormaux, le calculateur compense le couple résistant correspondant en injectant une quantité supplémentaire de carburant de manière à pouvoir continuer de réguler en boucle fermée le régime de ralenti sur sa valeur de consigne prévue. On met donc en évidence la présence des frottements anormaux quand la valeur de la première quantité calculée de carburant excède la quantité normalement attendue d’une valeur qui dépasse une marge d’incertitude, en d’autres termes quand l’écart entre la première quantité de carburant et la quantité normalement attendue est supérieure ou égale à un premier seuil. Toutes les pressions normalement attendues sur ces points de fonctionnement identifiés sont connues, car elles auront été généralement mesurées au cours du développement du moteur, et on aura aussi déterminé la quantité de carburant correspondant à ce fonctionnement normal, c’est-à-dire sans frottements anormaux. Grâce à la présence du capteur de pression qui mesure la pression dans le cylindre du moteur pendant tout le cycle de combustion, un procédé de diagnostic selon l’invention permet de connaitre en temps réel l’état de fonctionnement du moteur. De façon avantageuse, l’étape de prise en compte d’un écart anormal entre la première quantité de carburant calculée et la quantité normalement attendue est déclenchée dans le véhicule lorsque cet écart est supérieur ou égal au premier seuil prédéfini sur le point de fonctionnement considéré.The principle of a method according to the invention is to use the cylinder pressure Pcyl measured by the pressure sensor placed in the combustion chamber, to detect in real time in the vehicle, or after-sales, an erroneous operation of the engine due more particularly to abnormal friction. A computer on board the vehicle makes it possible to reliably determine a value of the quantity of fuel injected into the cylinder in question, by calculating it from the cylinder pressure values Pcyl measured by the sensor during the combustion cycle, and to compare this calculated value, called the first quantity of fuel, with that which is normally expected on perfectly identified operating points, preferably operation at idle speed while driving or operation at accelerated idle speed with electrical consumers such as for example an air conditioning compressor or an alternator, to detect faulty engine operation due to abnormal friction. In fact, in the presence of abnormal friction, the computer compensates for the corresponding resistive torque by injecting an additional quantity of fuel so as to be able to continue to regulate the idle speed in a closed loop to its planned setpoint value. The presence of abnormal friction is therefore highlighted when the value of the first calculated quantity of fuel exceeds the quantity normally expected by a value which exceeds a margin of uncertainty, in other words when the difference between the first quantity of fuel and the quantity normally expected is greater than or equal to a first threshold. All the pressures normally expected on these identified operating points are known, because they will have generally been measured during the development of the engine, and the quantity of fuel corresponding to this normal operation will also have been determined, that is to say without abnormal friction. Thanks to the presence of the pressure sensor which measures the pressure in the cylinder of the engine throughout the combustion cycle, a diagnostic method according to the invention makes it possible to know in real time the operating state of the engine. Advantageously, the step of taking into account an abnormal difference between the first quantity of fuel calculated and the quantity normally expected is triggered in the vehicle when this difference is greater than or equal to the first predefined threshold on the operating point considered. .

Selon une caractéristique possible de l’invention, l’étape de prise en compte dans le véhicule d’un écart anormal entre ces deux quantités de carburant consiste en au moins une action à choisir parmi un allumage d’un voyant au tableau de bord du véhicule avec enregistrement éventuel d’un code de défaillance qui pourra être lu en concession par une valise de diagnostic, une inhibition d’une fonction de type Stop &Start pour limiter les démarrages à chaud, et un passage sur une consigne de régime de ralenti plus élevée qu’en fonctionnement normal du véhicule, pour éviter un calage avec redémarrage impossible du moteur. En d’autres termes, il s’agit d’une part de procéder à un diagnostic préliminaire qui permettra d’orienter la réparation, et d’autre part, de prendre différentes actions préventives afin de stopper un processus de dégradation du moteur tant que la réparation n’est pas faite.According to a possible characteristic of the invention, the step of taking into account in the vehicle an abnormal difference between these two quantities of fuel consists of at least one action to be chosen from among an illumination of a warning light on the dashboard of the vehicle with possible recording of a fault code which can be read at the dealership by a diagnostic case, inhibition of a Stop & Start type function to limit hot starts, and switching to a higher idle speed setpoint higher than in normal operation of the vehicle, to avoid stalling with impossible restarting of the engine. In other words, it is on the one hand to carry out a preliminary diagnosis which will make it possible to direct the repair, and on the other hand, to take various preventive actions in order to stop a process of deterioration of the engine as long as repair is not done.

Selon une caractéristique possible de l’invention, le procédé comprend en outre les étapes suivantes :
-une étape de calcul d’une première quantité de carburant injectée dans la chambre de combustion, calculée à partir des valeurs de pression de cylindre mesurées par le capteur de pression de cylindre, sur au moins un point de fonctionnement du moteur résultant de la consigne de couple issue d’un enfoncement de la pédale d’accélérateur du véhicule,
-une étape de détermination d’une deuxième quantité de carburant injectée dans la chambre de combustion , directement à partir de l’injecteur, sur le même point de fonctionnement,
-une étape de calcul de l’écart entre la première quantité et la deuxième quantité de carburant,
-une étape d’évaluation du bon fonctionnement ou non de l’injecteur, fondée sur la valeur de l’écart trouvé.
According to a possible characteristic of the invention, the method further comprises the following steps:
-a step of calculating a first quantity of fuel injected into the combustion chamber, calculated from the cylinder pressure values measured by the cylinder pressure sensor, on at least one operating point of the engine resulting from the setpoint of torque resulting from depression of the vehicle's accelerator pedal,
-a step of determining a second quantity of fuel injected into the combustion chamber, directly from the injector, at the same operating point,
-a step of calculating the difference between the first quantity and the second quantity of fuel,
a step for evaluating whether or not the injector is working properly, based on the value of the difference found.

Selon une caractéristique possible de l’invention, le procédé comprend :
-une étape d’établissement d’un deuxième seuil,
-une étape de comparaison de la valeur absolue de l’écart entre la première quantité et la deuxième quantité de carburant avec ledit écart seuil, de sorte que si ladite valeur absolue de l’écart est inférieur à ce deuxième seuil, l’injecteur est considéré comme fonctionnant normalement et si l’écart est supérieur ou égal audit deuxième seuil, il est considéré qu’il existe un problème de réalisation des consignes d’injection de carburant par l’injecteur.
According to a possible characteristic of the invention, the method comprises:
-a step of establishing a second threshold,
-a step of comparing the absolute value of the difference between the first quantity and the second quantity of fuel with said threshold difference, so that if said absolute value of the difference is less than this second threshold, the injector is considered to be operating normally and if the difference is greater than or equal to said second threshold, it is considered that there is a problem with the realization of fuel injection instructions by the injector.

Selon une caractéristique possible de l’invention, le diagnostic de frottements anormaux est réalisé seulement si l’écart entre la première quantité et la deuxième quantité est inférieur à la deuxième valeur seuil, c’est-à-dire, quand l’injecteur est jugé en bon état de fonctionnement.According to a possible characteristic of the invention, the diagnosis of abnormal friction is carried out only if the difference between the first quantity and the second quantity is less than the second threshold value, that is to say, when the injector is deemed to be in good working order.

Selon une caractéristique possible de l’invention, si l’écart entre la première quantité de carburant et la quantité de carburant normalement attendue est supérieur ou égal au premier seuil, le procédé comprend une étape de renouvellement de l’étape de comparaison entre la première quantité de carburant et la valeur normalement attendue, en actionnant ou en arrêtant des accessoires reliés à une courroie d’accessoires du moteur de façon à savoir si ceux-ci sont à l’origine des frottements anormaux.According to a possible characteristic of the invention, if the difference between the first quantity of fuel and the quantity of fuel normally expected is greater than or equal to the first threshold, the method comprises a step of renewing the step of comparison between the first quantity of fuel and the value normally expected, by activating or stopping accessories connected to an engine accessories belt so as to know whether these are the source of abnormal friction.

Selon une caractéristique possible de l’invention, l’étape de détermination de la deuxième quantité de carburant injectée est réalisée par la sommation des consignes de débit massique de carburant à injecter dans chaque cylindre à chaque instant, lesdites consignes résultant de la conversion d‘une consigne de couple en une quantité à injecter nécessaire pour réaliser ce couple.According to a possible characteristic of the invention, the step of determining the second quantity of fuel injected is carried out by the summation of the fuel mass flow setpoints to be injected into each cylinder at each instant, said setpoints resulting from the conversion of a torque setpoint in a quantity to be injected necessary to achieve this torque.

Selon une caractéristique possible de l’invention, l’étape de calcul de la première quantité de carburant s’effectue à partir du calcul du dégagement d’énergie apparentΔQcombpar l’application du premier principe de la thermodynamique, puis par l’utilisation d’une équation reliant ledit dégagement avec la masse de carburant introduite dans la chambre de combustion sous la forme :

où PCI désigne le pouvoir calorifique inférieur du carburant.
According to a possible characteristic of the invention, the step of calculating the first quantity of fuel is carried out from the calculation of the apparent energy release ΔQcomb by applying the first principle of thermodynamics, then by using an equation linking said release with the mass of fuel introduced into the combustion chamber in the form:

where PCI denotes the lower calorific value of the fuel.

Pour ce calcul, on fait l’approximation que la part du carburant imbrûlé peut être négligée, cette hypothèse étant particulièrement vérifiée pour les moteurs diesel.
Le dégagement d’énergie apparentΔQcombest donnée par l’équation d’une intégrale temporelle suivante :


- P désigne la pression régnant dans le cylindre (Pcyl, mesurée par le capteur à chaque instant du cycle de combustion)
- V désigne le volume de la chambre de combustion tel qu’il est délimité à chaque instant par la culasse, la paroi du cylindre et la face supérieure du piston. On peut le calculer à chaque instant en utilisant l’angle de vilebrequin α à partir d’une équation du type :

Avec :
- Vcc, le volume mort au point mort haut ;
- l, la longueur de la bielle ;
- r, le rayon du maneton du vilebrequin ; et
- α, l’angle vilebrequin
- D le diamètre du cylindre.
For this calculation, the approximation is made that the share of unburned fuel can be neglected, this assumption being particularly verified for diesel engines.
The apparent energy release ΔQcomb is given by the following time integral equation:

Or
- P designates the pressure prevailing in the cylinder ( Pcyl , measured by the sensor at each instant of the combustion cycle)
- V denotes the volume of the combustion chamber as it is delimited at all times by the cylinder head, the cylinder wall and the upper face of the piston. It can be calculated at any time using the crankshaft angle α from an equation of the type:

With :
- Vcc, dead volume at top dead center;
- l, the length of the connecting rod;
- r, the radius of the crankshaft pin; And
- α, the crankshaft angle
- D the diameter of the cylinder.

Un procédé selon l’invention présente l’avantage de pouvoir orienter l’analyse d’un problème de fonctionnement du moteur constaté par l’utilisateur, comme par exemple des difficultés à démarrer, un manque de disponibilité du couple moteur. Il a de plus l’avantage de pouvoir remonter la présence d’un défaut moteur au conducteur et d’actionner des modes de fonctionnement refuges adaptés avant la réparation dans le réseau, comme par exemple un arrêt du stop & start ou une augmentation du régime de ralenti.A method according to the invention has the advantage of being able to direct the analysis of an engine operating problem observed by the user, such as, for example, difficulty in starting, a lack of availability of the engine torque. It also has the advantage of being able to report the presence of an engine fault to the driver and to activate suitable refuge operating modes before the repair in the network, such as stopping the stop & start or increasing the speed. of slowing down.

On donne ci-après, une description détaillée d’un mode de réalisation préféré d’un procédé de diagnostic selon l’invention, en se référant aux figures suivantes :A detailed description of a preferred embodiment of a diagnostic method according to the invention is given below, with reference to the following figures:

représente une vue en coupe d’un cylindre d’un moteur de véhicule pour la réalisation d’un procédé selon l’invention, represents a sectional view of a cylinder of a vehicle engine for carrying out a method according to the invention,

représente un logigramme présentant les principales étapes d’un procédé selon l’invention. represents a flowchart presenting the main steps of a method according to the invention.

En se référant à la , un moteur thermique d’un véhicule automobile pour la réalisation d’un procédé selon l’invention, comprend au moins un cylindre 1 comportant une chambre de combustion 2 délimitée par une paroi cylindrique 3 dudit cylindre 1. Cette chambre de combustion 2 est également bordée par une culasse 4 matérialisant une extrémité supérieure fixe de la chambre 2, et par une face supérieure 5 d’un piston 6 destiné à coulisser dans ladite paroi cylindrique 3 et matérialisant une extrémité inférieure mobile de ladite chambre 2. En effet, le volume de la chambre de combustion 2 est variable en fonction de la position du piston 6 au sein de cette chambre 2. Un injecteur 7, qui peut par exemple être solidarisé à la culasse 4, alimente en carburant la chambre de combustion 2 à des instants bien précis. Un capteur de pression 8 qui peut, soit être intégré dans une bougie de préchauffage dans le cas d’un moteur diesel, soit être solidarisé à la culasse 4 dans le cas d’un moteur à essence, permet de mesurer à intervalles de temps réguliers la pression Pcyl régnant dans la chambre de combustion 2 du cylindre 1 du moteur à chaque instant du cycle de combustion dans la chambre, dite aussi pression de cylindre.By referring to the , a heat engine of a motor vehicle for carrying out a method according to the invention, comprises at least one cylinder 1 comprising a combustion chamber 2 delimited by a cylindrical wall 3 of said cylinder 1. This combustion chamber 2 is also bordered by a cylinder head 4 materializing a fixed upper end of the chamber 2, and by an upper face 5 of a piston 6 intended to slide in the said cylindrical wall 3 and materializing a movable lower end of the said chamber 2. Indeed, the volume of the combustion chamber 2 is variable as a function of the position of the piston 6 within this chamber 2. An injector 7, which can for example be secured to the cylinder head 4, supplies fuel to the combustion chamber 2 at times well accurate. A pressure sensor 8 which can either be integrated into a glow plug in the case of a diesel engine, or be secured to the cylinder head 4 in the case of a gasoline engine, makes it possible to measure at regular time intervals the pressure Pcyl prevailing in the combustion chamber 2 of the cylinder 1 of the engine at each instant of the combustion cycle in the chamber, also called cylinder pressure.

Le coulissement du piston 6 dans le cylindre 1 est assuré par une bielle 9 reliée à un vilebrequin 10 comportant des moyens de détermination de l’angle vilebrequin α par rapport au Point Mort Haut d’un des cylindres 1, par exemple le cylindre N°1, qui est le plus proche de la face de distribution du moteur de manière à caler les combustions dans chaque cylindre.The sliding of the piston 6 in the cylinder 1 is ensured by a connecting rod 9 connected to a crankshaft 10 comprising means for determining the crankshaft angle α with respect to the Top Dead Center of one of the cylinders 1, for example cylinder No. 1, which is closest to the timing face of the engine so as to stall the combustions in each cylinder.

Un procédé selon l’invention permet de diagnostiquer un comportement erroné du moteur thermique d’un véhicule en s’appuyant sur la pression de cylindrePcylmesurée par le capteur de pression 8. Un tel procédé comprend :
-une étape de calcul 26 d’une première quantité de carburant injectée dans la chambre de combustion 2 pendant une durée donnée à partir des valeurs de pression de cylindrePcylmesurées par le capteur de pression de cylindre 8 au cours des cycles de combustion dans le cylindre pendant cette durée, sur un point de fonctionnement identifié du moteur,
- une étape de comparaison 28 entre ladite première quantité de carburant et une valeur de quantité de carburant normalement attendue 27 sur ledit point de fonctionnement identifié pendant la même durée. Cette quantité normalement attendue 27 provient de mesures préalables réalisées au cours du développement du moteur,
- une étape de prise en compte 30 instantanée dans le véhicule d’un écart supérieur ou égal à un premier seuil entre ladite première quantité de carburant et ladite quantité de carburant normalement attendue. Cette étape de prise en compte instantanée peut consister par exemple en un allumage d’un voyant au tableau de bord du véhicule avec enregistrement éventuel d’un code de défaillance qui pourra être lu en concession par une valise de diagnostic, et/ou en une inhibition de fonctions de type Stop &Start pour limiter l’occurrence les démarrages à chaud, et/ou en un passage sur une consigne de régime de ralenti plus élevé pour éviter un calage avec redémarrage impossible du moteur.
A method according to the invention makes it possible to diagnose an erroneous behavior of the heat engine of a vehicle based on the cylinder pressure Pcyl measured by the pressure sensor 8. Such a method comprises:
a step 26 of calculating a first quantity of fuel injected into the combustion chamber 2 for a given duration from the cylinder pressure values Pcyl measured by the cylinder pressure sensor 8 during the combustion cycles in the cylinder during this time, at an identified operating point of the engine,
- a comparison step 28 between said first quantity of fuel and a value of quantity of fuel normally expected 27 on said operating point identified for the same duration. This normally expected quantity 27 comes from preliminary measurements carried out during the development of the engine,
a step of instantaneous taking into account in the vehicle of a difference greater than or equal to a first threshold between said first quantity of fuel and said quantity of fuel normally expected. This instantaneous consideration step may consist, for example, of lighting up a warning light on the vehicle's dashboard with possible recording of a fault code which can be read at the dealership by a diagnostic case, and/or in a inhibition of Stop & Start type functions to limit the occurrence of hot starts, and/or by switching to a higher idle speed setpoint to avoid stalling with impossible restarting of the engine.

Le point de fonctionnement identifié qui est utilisé pour les étapes qui viennent d’être décrites est de préférence un fonctionnement au ralenti en cours de roulage ou un fonctionnement au ralenti accéléré avec des consommateurs électriques tels que par exemple un compresseur de climatisation ou un alternateur. En effet, sur ce type de point de fonctionnement, le calculateur sert à réguler en boucle fermée la valeur du régime du moteur autour d’une valeur de consigne, et pour cela, il ajuste le couple nécessaire au maintien du régime. Par conséquent, en cas de présence de frottements anormaux, le calculateur procède à des injections de carburant supplémentaires aptes à compenser ces frottements, qui créent un couple résistant sur l’arbre d’entraînement (vilebrequin) du moteur. D’autres types de points de fonctionnement particuliers sont possibles, par exemple un fonctionnement sous régulateur de vitesse sur une route dont on connaît la pente, dès lors que la présence de frottements anormaux affecte le réglage du moteur.The identified operating point which is used for the steps which have just been described is preferably idling operation while driving or accelerated idling operation with electrical consumers such as for example an air conditioning compressor or an alternator. Indeed, on this type of operating point, the computer is used to regulate in closed loop the value of the engine speed around a set value, and for this, it adjusts the torque necessary to maintain the speed. Consequently, in the event of the presence of abnormal friction, the computer carries out additional fuel injections capable of compensating for this friction, which creates a resistive torque on the drive shaft (crankshaft) of the engine. Other types of particular operating points are possible, for example operation under cruise control on a road of which the slope is known, when the presence of abnormal friction affects the adjustment of the engine.

L’étape de calcul 26 s’effectue en calculant d’abord le dégagement d’énergie apparentΔQcomben appliquant le premier principe de la thermodynamique selon l’équation suivante :

Dans cette équation,
- P désigne la pression régnant dans le cylindre (Pcyl, mesurée par le capteur à chaque instant)
- V désigne le volume de la chambre de combustion tel qu’il est délimité à chaque instant par la culasse, la paroi du cylindre et la face supérieure du piston. On peut le calculer à chaque instant en utilisant l’angle de vilebrequin α à partir d’une équation du type :

Avec :
- Vcc, le volume mort au point mort haut ;
- l la longueur de la bielle ;
- r le rayon du maneton du vilebrequin ; et
- α l’angle vilebrequin
- D le diamètre du cylindre.
The calculation step 26 is performed by first calculating the apparent energy release ΔQcomb by applying the first law of thermodynamics according to the following equation:

In this equation,
- P designates the pressure prevailing in the cylinder ( Pcyl , measured by the sensor at each instant)
- V denotes the volume of the combustion chamber as it is delimited at all times by the cylinder head, the cylinder wall and the upper face of the piston. It can be calculated at any time using the crankshaft angle α from an equation of the type:

With :
- Vcc, dead volume at top dead center;
- l the length of the connecting rod;
- r the radius of the crankshaft pin; And
- α the crankshaft angle
- D the diameter of the cylinder.

Après avoir calculé cette intégrale du dégagement d’énergie, sur la pluralité de cycles de combustion qui ont lieu dans le cylindre pendant la durée donnée, on relie cette intégrale à la masse du carburant introduite dans les chambres de combustion 2 pendant cette pluralité de cycles par l’équation suivante :

Avec :
- PCI, le pouvoir calorifique inférieur du carburant.
After having calculated this integral of the release of energy, over the plurality of combustion cycles which take place in the cylinder during the given duration, this integral is linked to the mass of the fuel introduced into the combustion chambers 2 during this plurality of cycles by the following equation:

With :
- PCI, the lower calorific value of the fuel.

On fait l’approximation que la part du carburant imbrûlé peut être négligée.We make the approximation that the share of unburned fuel can be neglected.

On obtient finalement la quantité de carburant injectée par l’injecteur, ou le débit en ramenant la masse à la durée de l’intégrale, comme égale au rapport du dégagement de chaleur divisé par le pouvoir calorifique.The amount of fuel injected by the injector, or the flow rate, is finally obtained by reducing the mass to the duration of the integral, as equal to the ratio of the heat release divided by the calorific value.

Le procédé comprend en outre :
-une étape de calcul 20 d’une première quantité de carburant injectée dans la chambre de combustion à partir des valeurs de pression de cylindrePcylmesurées par le capteur de pression de cylindre 8, sur au moins un point de fonctionnement du moteur résultant de la conversion d’une consigne de couple issue de l’enfoncement de la pédale d’accélérateur du véhicule. Le calcul se fait en utilisant les mêmes équations que pour l’étape de calcul 26 décrite précédemment.
-une étape de détermination 21 d’une deuxième quantité de carburant injectée dans la chambre de combustion 2 sur la même durée, directement à partir de l’injecteur 7. Ce calcul de masse est classiquement réalisé par la sommation des consignes de quantités de carburant injectées sur chaque cylindre à chaque temps, qui sont le résultat de ladite conversion de consigne de couple (correspondant à la « volonté du conducteur ».
-une étape de calcul de l’écart entre la première et la deuxième quantités de carburant injectées calculée et déterminée, dans la chambre de combustion 2, obtenues lors des deux étapes précédentes,
- une étape de comparaison 22 de la valeur absolue de l’écart précédent avec un deuxième seuil. De cette manière, si la valeur absolue de l’écart est inférieure à ce deuxième seuil (branche 23 sur la figure), l’injecteur est considéré comme fonctionnant normalement, et si l’écart est supérieur ou égal audit deuxième seuil (branche 24 sur la figure), il sera considéré qu’il existe un problème de réalisation des consignes d’injection de carburant par l’injecteur. Pour ce dernier cas de figure, les dispositifs de diagnostic 25 du système d’injection pourront identifier les pannes potentielles (injecteur encrassé, actionneur bloqué, fuite…). Ces diagnostics sont connus en soi et ne seront pas davantage décrits.
Si l’écart est inférieur à la valeur seuil (branche 23), le procédé oriente vers :
- l’étape 26 de calcul de la première quantité de carburant sur un point de fonctionnement issu de la volonté du conducteur, puis l’étape de comparaison 28 entre puis une étape de détection de frottements anormaux (branche 29 sur la figure) si l’écart entre la première quantité de carburant et la quantité normalement attendue est supérieure ou égale au premier seuil. Si des frottements anormaux ont été détectés, l’étape de comparaison entre la première quantité de carburant et la quantité normalement attendue peut avantageusement être renouvelée en arrêtant un à un les accessoires reliés à la courroie d’accessoires (alternateur, compresseur de clim, etc…) afin d’identifier si ceux-ci sont la source de ces frottements anormaux. La suppression de l’écart entre la première quantité de carburant et la quantité normalement attendue après la déconnexion d’un accessoire permet de faire la preuve qu’il engendrait des frottements anormaux. Bien sûr, les quantités injectées de référence auront été chacune relevées au préalable en cours de développement du moteur pour chacune des situations testées, pour un moteur en bon état de fonctionnement. En effet, les frottements anormaux peuvent provenir, soit d’un accessoire particulier qui est extérieur au moteur, soit d’une partie mobile dudit moteur. Dans l’hypothèse où, après avoir tenté de désactiver tous les accessoires un à un, le diagnostic indique qu’il existe toujours des frottements, il est nécessaire de procéder à des investigations plus intrusives (démontage du moteur par exemple).
The method further comprises:
a step 20 of calculating a first quantity of fuel injected into the combustion chamber from the cylinder pressure values Pcyl measured by the cylinder pressure sensor 8, on at least one operating point of the engine resulting from the conversion of a torque setpoint resulting from depression of the accelerator pedal of the vehicle. The calculation is done using the same equations as for the calculation step 26 described above.
a step 21 for determining a second quantity of fuel injected into the combustion chamber 2 over the same duration, directly from the injector 7. This mass calculation is conventionally carried out by the summation of the fuel quantity instructions injected into each cylinder at each time, which are the result of said torque setpoint conversion (corresponding to the "driver's will".
-a step of calculating the difference between the first and the second quantities of fuel injected calculated and determined, in the combustion chamber 2, obtained during the two previous steps,
- A comparison step 22 of the absolute value of the previous difference with a second threshold. In this way, if the absolute value of the difference is less than this second threshold (branch 23 in the figure), the injector is considered to be operating normally, and if the difference is greater than or equal to said second threshold (branch 24 in the figure), it will be considered that there is a problem of realization of the fuel injection instructions by the injector. For this last scenario, the diagnostic devices 25 of the injection system will be able to identify potential failures (dirty injector, blocked actuator, leak, etc.). These diagnoses are known per se and will not be described further.
If the difference is less than the threshold value (branch 23), the process directs to:
- the step 26 of calculating the first quantity of fuel on an operating point resulting from the will of the driver, then the step of comparison 28 between then a step of detecting abnormal friction (branch 29 in the figure) if the The difference between the first quantity of fuel and the quantity normally expected is greater than or equal to the first threshold. If abnormal friction has been detected, the comparison step between the first quantity of fuel and the quantity normally expected can advantageously be repeated by stopping one by one the accessories connected to the accessories belt (alternator, air conditioning compressor, etc. …) in order to identify if these are the source of these abnormal frictions. The elimination of the difference between the first quantity of fuel and the quantity normally expected after the disconnection of an accessory makes it possible to prove that it caused abnormal friction. Of course, the reference injected quantities will each have been recorded beforehand during the development of the engine for each of the situations tested, for an engine in good working order. Indeed, the abnormal friction may come either from a particular accessory which is external to the engine, or from a moving part of said engine. In the event that, after having tried to deactivate all the accessories one by one, the diagnosis indicates that there is still friction, it is necessary to carry out more intrusive investigations (disassembly of the engine for example).

Claims (8)

Procédé de diagnostic d’un fonctionnement erroné d’un moteur thermique de véhicule, comprenant au moins un cylindre (1) définissant une chambre de combustion (2) dans laquelle débouchent un injecteur (7) de carburant et un capteur de pression de cylindre (8), caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes :
-une étape de calcul (26) d’une première quantité de carburant injectée dans la chambre de combustion pendant une durée donnée, à partir des valeurs de pression de cylindre mesurées par le capteur de pression de cylindre au cours des cycles de combustion dans le cylindre pendant cette durée, sur un point de fonctionnement identifié du moteur,
-une étape de comparaison (28) entre ladite première quantité de carburant et une valeur de quantité de carburant normalement attendue (27) sur ledit point de fonctionnement identifié pendant la même durée,
- une étape de prise en compte (30) instantanée dans le véhicule d’un écart supérieur ou égal à un premier seuil entre ladite première quantité de carburant et ladite quantité normalement attendue, traduisant un fonctionnement erroné du moteur.
Method for diagnosing an erroneous operation of a vehicle heat engine, comprising at least one cylinder (1) defining a combustion chamber (2) into which a fuel injector (7) and a cylinder pressure sensor ( 8), characterized in that it comprises the following steps:
-a step of calculating (26) a first quantity of fuel injected into the combustion chamber for a given duration, from the cylinder pressure values measured by the cylinder pressure sensor during the combustion cycles in the cylinder during this time, at an identified operating point of the engine,
-a comparison step (28) between said first quantity of fuel and a value of quantity of fuel normally expected (27) on said operating point identified for the same duration,
- A step of taking into account (30) instantaneously in the vehicle a difference greater than or equal to a first threshold between said first quantity of fuel and said quantity normally expected, reflecting an erroneous operation of the engine.
Procédé de diagnostic selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’étape de prise en compte (30) dans le véhicule d’un écart anormal entre ces deux quantités de carburant consiste en au moins une action à choisir parmi un allumage d’un voyant au tableau de bord avec enregistrement éventuel d’un code de défaillance, une inhibition d’une fonction de type Stop &Start pour limiter les démarrages à chaud, et un passage sur une consigne de régime de ralenti plus élevée qu’en fonctionnement normal du véhicule pour éviter un calage avec redémarrage impossible du moteur.Diagnostic method according to Claim 1, characterized in that the step of taking account (30) in the vehicle of an abnormal difference between these two quantities of fuel consists of at least one action to be chosen from among an ignition of a warning light on the instrument panel with possible recording of a fault code, inhibition of a Stop & Start type function to limit hot starts, and switching to a higher idle speed set point than in normal operation of the vehicle to avoid stalling with impossible engine restart. Procédé de diagnostic selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes :
-une étape de calcul (20) d’une première quantité de carburant injectée dans la chambre de combustion (2) à partir des valeurs de pression de cylindre (Pcyl)mesurées par le capteur de pression de cylindre (8), sur au moins un point de fonctionnement du moteur résultant de la conversion d’une consigne de couple issue de l’enfoncement de la pédale d’accélérateur du véhicule,
-une étape de détermination (21) d’une deuxième quantité de carburant injectée dans la chambre de combustion (2) sur le même point de fonctionnement , directement à partir de l’injecteur (7),
-une étape de calcul de l’écart entre la première quantité et la deuxième quantité de carburant,
- une étape d’évaluation du bon fonctionnement ou non de l’injecteur fondé sur la valeur de l’écart trouvé.
Diagnostic method according to any one of Claims 1 or 2, characterized in that it comprises the following steps:
-a step of calculating (20) a first quantity of fuel injected into the combustion chamber (2) from the cylinder pressure values ( Pcyl) measured by the cylinder pressure sensor (8), over at least an operating point of the engine resulting from the conversion of a torque setpoint resulting from the depression of the accelerator pedal of the vehicle,
-a step of determining (21) a second quantity of fuel injected into the combustion chamber (2) at the same operating point, directly from the injector (7),
-a step of calculating the difference between the first quantity and the second quantity of fuel,
- a step for evaluating whether or not the injector is working properly based on the value of the deviation found.
Procédé de diagnostic selon la revendication 3, caractérisé en ce qu’il comprend :
-une étape de comparaison (22) de la valeur absolue de l’écart entre la première quantité et la deuxième quantité de carburant avec un deuxième seuil, de sorte que si l’écart est inférieur à ce deuxième seuil, l’injecteur est considéré comme fonctionnant normalement et si l’écart est supérieur ou égal audit deuxième seuil, il est considéré qu’il existe un problème de réalisation des consignes d’injection.
Diagnostic method according to claim 3, characterized in that it comprises:
-a step of comparing (22) the absolute value of the difference between the first quantity and the second quantity of fuel with a second threshold, so that if the difference is less than this second threshold, the injector is considered as operating normally and if the difference is greater than or equal to said second threshold, it is considered that there is a problem with achieving the injection instructions.
Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que si l’écart entre la première quantité et la quantité normalement attendue est supérieure ou égal au premier seuil, il comprend une étape de renouvellement de l’étape de comparaison entre la première quantité et la quantité normalement attendue, en arrêtant des accessoires reliés à une courroie d’accessoires du moteur de façon à savoir si ceux-ci sont à l’origine des frottements anormaux.Method according to one of the preceding claims, characterized in that if the difference between the first quantity and the quantity normally expected is greater than or equal to the first threshold, it comprises a step of renewing the step of comparison between the first quantity and the amount normally expected, by stopping accessories connected to an engine accessories belt so as to know if these are the source of the abnormal friction. Procédé selon l’une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que l’étape de détermination de la deuxième quantité de carburant injectée est réalisée par la sommation des consignes de quantités de carburant injectées sur le cylindre (1) à chaque instant, lesdites consignes résultant de la conversion d‘une consigne de couple en une quantité injectée nécessaire pour réaliser ce couple.Method according to any one of Claims 3 to 5, characterized in that the step of determining the second quantity of fuel injected is carried out by the summation of the setpoints for the quantities of fuel injected into the cylinder (1) at each instant, said setpoints resulting from the conversion of a torque setpoint into an injected quantity necessary to achieve this torque. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape de calcul de la première quantité de carburant s’effectue à partir du calcul du dégagement d’énergie apparentΔQcombpar l’application du premier principe de la thermodynamique, puis par l’utilisation d’une équation reliant ledit dégagement avec la masse de carburant introduite dans la chambre de combustion (2) sous la forme :

Où PCI, représente le pouvoir calorifique inférieur du carburant.
Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the step of calculating the first quantity of fuel is carried out from the calculation of the apparent energy release ΔQcomb by applying the first principle of thermodynamics, then by using an equation linking said clearance with the mass of fuel introduced into the combustion chamber (2) in the form:

Where PCI, represents the lower calorific value of the fuel.
Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le dégagement d’énergie apparentΔQcombest donnée par l’équation :


P désigne la pression régnant dans le cylindre (Pcyl, mesurée par le capteur à chaque instant
V désigne le volume de la chambre de combustion tel qu’il est délimité à chaque instant par la culasse, la paroi du cylindre et la face supérieure du piston. On peut le calculer à chaque instant en utilisant l’angle de vilebrequin α à partir d’une équation du type :

Avec :
- Vcc, le volume mort au point mort haut ;
- l la longueur de la bielle ;
- r le rayon du maneton du vilebrequin ; et
- α l’angle vilebrequin
- D le diamètre du cylindre.
Method according to Claim 7, characterized in that the apparent energy release ΔQcomb is given by the equation:

Or
P designates the pressure prevailing in the cylinder ( Pcyl , measured by the sensor at each instant
V designates the volume of the combustion chamber as it is delimited at all times by the cylinder head, the cylinder wall and the upper face of the piston. It can be calculated at any time using the crankshaft angle α from an equation of the type:

With :
- Vcc, dead volume at top dead center;
- l the length of the connecting rod;
- r the radius of the crankshaft pin; And
- α the crankshaft angle
- D the diameter of the cylinder.
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