WO1998017904A1 - Procede de synchronisation du systeme electronique de commande de moteur a combustion interne - Google Patents
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- F02D2041/0092—Synchronisation of the cylinders at engine start
Definitions
- the present invention relates to a method for synchronizing the electronic control system of a four-stroke type multi-cylinder internal combustion engine and electronic multipoint fuel injection.
- the invention relates more precisely to a method capable of generating a synchronization signal making it possible to follow the progress of the operating cycle (succession of the different engine times) in each of the engine cylinders, this synchronization signal allowing the location of a predetermined instant. in the course of the cycle, such as the transition to Neutral High Admission or to Neutral Low Admission.
- One of the important characteristics of multi-point electronic injection is its intermittent operation, the injectors are in fact actuated periodically: at least once per engine cycle, or again in the case of a four-stroke engine once for two crankshaft turns or 720 ° angle.
- sequential actuation which consists in operating the injection of fuel by actuating successively and in a given order, the different injectors so as to inject into each cylinder as best as possible with respect to the phase
- the sequential injection is preferably phased so that the opening of each injector ends before the opening of the intake valve of the corresponding cylinder, opening which begins just before shifting to Neutral Top Admission of the corresponding cylinder.
- such injection systems in particular need to have very precise means of locating the progress of the engine cycle in each of the cylinders, to enable the electronic engine control unit to calculate and control the flow rate of each injector at a suitable predetermined time, outside the opening period of the corresponding valve.
- the disc has locating elements arranged along its periphery, such as teeth of different length, and which when passing in front of a fixed receiving member, generate electrical pulses making it possible to produce a signal locating the transition to the top dead center position. of a specific piston.
- tracking elements are used, carried by a transmitting disc which rotates twice as slowly as the crankshaft.
- this emitting disc can be placed on the camshaft or else on the shaft of the ignition distributor which is driven by means of a reduction gear 1/2 from the crankshaft.
- the camshaft (or even the camshaft drive pulley) is equipped with a target bearing a mark which cooperates with a fixed sensor to deliver a frequency signal worth "1" during the first half of the cycle and "0" during the second half. It is the combination of signals from the crankshaft sensor and the camshaft sensor that allows the electronic control system to have a synchronization signal allowing, thanks to the identification of a predetermined instant of the operating cycle in each. cylinders, to operate a sequential phased injection.
- the object of the present invention is to remedy the drawbacks of the known tracking systems used to operate the electronic control systems of the motors operating a sequential phased injection, by proposing a method of synchronization of the electronic control system which is simple and effective and which does not require any specific position sensor apart from the one used to identify the angular position of the crankshaft.
- the method for synchronizing the electronic control system of a multicylinder internal combustion engine consists in producing a synchronization signal, intended in particular for the phasing of the injection, which allows the identification of a predetermined instant in the course of the operating cycle of each of the cylinders, such as the change to Neutral High Admission (or change to Neutral Low Admission, etc.).
- This synchronization signal according to the invention is deduced from two distinct signals produced by suitable processing means exploiting in particular the information provided by an angular position sensor cooperating with a ring gear carried by the crankshaft of the engine.
- the first signal provides an estimate of the level of successive combustions occurring in the engine cylinders and the second signal follows the displacement of the pistons and in particular their passage into a predetermined position such as Top Dead Center.
- the method for synchronizing the electronic control system comprises the following steps: a) generation of a phase synchronization signal with the second signal identifying the passage of the pistons in a predetermined position such that at Top Dead Center, this synchronization signal being arbitrarily initialized so that the identification of a predetermined instant in the course of the cycle of each of the cylinders is effected with an indeterminacy of two times in the course of the engine cycle; b) monitoring the operation of the engine and when predetermined conditions are met; c) modifications to the engine control parameters relating to at least two given cylinders whose operating cycles are offset by two engine times, • this modification to the control parameters causing suitable and opposite variations in the level of combustion in these cylinders; d) calculation for the cylinders concerned by the modifications of step c) of an algebraic quantity representative of the variations in the combustion levels, the assignment to each of the cylinders of the corresponding values of the combustion levels deduced from the first signal being operated by exploiting said synchronization signal
- the method of developing a synchronization signal is based on the principle of action and reaction.
- the action consists in making suitable modifications to the engine control parameters so as to generate opposite direction variations in the combustion level in two cylinders whose cycles are offset by 360 ° crankshaft (or two engine times).
- the engine's reaction to these changes in the control parameters results in corresponding changes in the level of combustion which can be identified, for example, by falls and increases in the gas torque (or even variations in instantaneous speed or intake pressure). depending on the engine operating mode.
- the calculation provided for in step d) consists in positively counting the combustion levels corresponding to the cylinders for which the modifications of the control parameters must lead to an increase in the combustion levels and negatively the combustion levels corresponding to the cylinders for which the modifications of the parameters of control must result in a decrease in combustion levels.
- step d) of the quantity representative of the variations in the combustion levels for the cylinders concerned is carried out by taking into account a given number of engine cycles.
- the distribution of the action over several engine cycles consequently limits the amplitude of the variations in the combustion level and therefore makes the progress of the synchronization process undetectable by the driver (absence of jerks in the operation of the engine ).
- This number of cycles which can be constant or even depend on the engine operating point, is determined so as to limit variations in combustion levels while allowing rapid implementation of the process.
- the predetermined conditions required in step b) for operating the modification of the control parameters are adapted so that variations in combustion levels cannot be felt by the driver. , these conditions being for example the value of the transmission ratio and / or the maintenance of the engine rotation speed or of the intake pressure within predetermined value ranges.
- the predetermined conditions required in step b) to effect the modification of the combustion parameters include stability conditions for all or part of the parameters acting on the combustion level of the engine, such as the engine rotation speed, or the ignition advance, or the intake pressure, or even the stable state of the auxiliary members driven by the engine.
- the modifications to the control parameters provided for in step c) consist of modifications to the quantities of fuel injected into the cylinders concerned.
- Changes in the quantities of fuel injected into the cylinders can be carried out by applying, in the formulas for calculating the injection times, a multiplicative correction coefficient mapped according to the engine operating conditions, said coefficient preferably being between 0.7 and 0.99 for one cylinder and between 1.01 and 1.3 for the other.
- the modifications to the quantities of fuel injected into the cylinders concerned are adapted to the operating conditions of the engine and in particular to the pressure of the intake air, so as to produce a variation in the level of combustion in the cylinders which is substantially identical whatever the operating point of the engine.
- the first signal making it possible to follow the level of the combustions in each cylinder uses a quantity representative of the gas torque generated by each of the combustions of the engine.
- the calculation provided for in step d) consists in counting the combustion levels after a delay period adapted according to the modifications of the control parameters operated in step c) .
- the modifications to the engine control parameters provided for in step c) are adapted to generate at least one cyclic variation in the combustion levels in each of the cylinders concerned, each cycle. consisting of a first period during which the combustion level is improved for one cylinder and degraded for the other, and a second period of the same duration as the first period and during which these variations are reversed while keeping substantially the same amplitudes.
- Step d) then consists of a: calculation for the cylinders concerned by the modifications of step c) of a quantity algebraic representative of the variations in combustion levels for all of the two periods, the assignment to each of the cylinders of the corresponding values of the combustion levels deduced from the first signal being operated by exploiting the synchronization signal as defined in step a ).
- the modifications to the control parameters provided for in step c) are carried out in a similar manner on several groups of two cylinders (n ° l, n ° 4; n ° 2 , n ° 3) shifted by two engine times.
- Figure 1 is a schematic view of the engine control device incorporating the method of the present invention
- FIG. 2 shows the different timing diagrams characterizing the process which is the subject of the present invention.
- the internal combustion engine which is marked 1 is more particularly intended to equip a motor or road vehicle.
- This four-stroke in-line four-cylinder engine is equipped with an electronically controlled multipoint type fuel injection device by means of which each cylinder is supplied with fuel from a specific electro-injector 5.
- the opening of each electro-injector 5 is controlled by the electronic control system 7 also called an injection computer.
- the injection computer 7 determines the quantity of fuel injected and the instant of injection in the cycle according to the operating conditions of the engine on the basis of suitable strategies known moreover such as for example the control of the richness of the fuel air mixture. - fuel admitted into the cylinders at a predetermined set value.
- the injection computer 7 conventionally comprises a microprocessor (CPU), random access memories (RAM), read-only memories (ROM), as well as analog-digital converters (A / D), and various interfaces of inputs and outputs .
- CPU central processing unit
- RAM random access memories
- ROM read-only memories
- a / D analog-digital converters
- the microprocessor integrates electronic circuits and appropriate software to process the signals coming from adapted sensors, to determine the states of the engine and to implement predefined operations in order to generate control signals intended in particular for injectors (and coils of ignition in the case of a positive-ignition engine) according to the adapted strategies adopted.
- the injection computer 7 is more particularly adapted to operate an indirect injection of fuel of the sequential phased type which consists in triggering each injector 5 in isolation so that the injection of fuel is completed before the opening of the corresponding intake valve (s).
- microprocessor input signals include in particular those sent by a crankshaft sensor 22.
- This sensor 22 for example with variable reluctance, is fixedly mounted on the engine frame to be positioned in front of a measuring crown 12 secured to the flywheel. inertia attached to one end of the crankshaft.
- This crown 12 is provided at its periphery with a succession of identical teeth and hollows with the exception of a tooth which has been removed so as to define an absolute reference point making it possible to deduce the instant of passage at the Top Dead Center of the piston of a given cylinder of reference, in this case cylinder n ° l.
- the sensor 22 therefore delivers a signal Dn corresponding to the movement of the teeth of the crown 12.
- This signal Dn makes it possible, after processing by suitable calculation means, to generate a TDC signal identifying at each crankshaft half-turn the simultaneous passages in Neutral Top of the pistons of cylinders n ° l and n ° 4 then alternatively the simultaneous passages in Neutral Top of the pistons of cylinders n ° 2 and n ° 3 (The cylinder n ° l being for example the cylinder ie closest to the crown 12 And so on) .
- the processing of the signal Dn emitted by the sensor 22 also makes it possible to measure the speed of travel of the teeth of the crown 12, and thus to obtain the instantaneous engine rotation speed.
- This signal Dn is further processed by calculation means described below to produce a signal Cg for measuring the gas torque generated by each of the combustions.
- the first step of the method which is the subject of the invention consists in creating a NOCYL synchronization signal.
- This NOCYL signal is more particularly adapted to locate a predetermined instant in the course of the engine cycle used for the phasing of the injection of each of the cylinders, which in the example illustrated is the shift to Neutral High Admission but which could be the shift at the Neutral Low Admission point, or any other time that can be used for the phasing of the injection.
- This synchronization signal NOCYL is phase with the TDC signal and it is arbitrarily initialized at 1 (or 0), at the first detection of the passage to Top Dead Center of a reference cylinder, such as cylinder n ° l, which is therefore arbitrarily considered as a Top Dead Center Admission, then it is incremented (modulo four) at each passage to Top Dead Center of a cylinder in the order of succession of combustions in the cylinders.
- the modification made which consists in enriching certain cylinders and impoverishing the others is adapted to cause variations in the level of torque in opposite directions between the cylinders shifted in the cycle, by two engine times. It is sufficient to assign the torque values to the corresponding cylinders using the predefined NOCYL signal and to sum them up to deduce from the sign the value thus obtained if the NOCYL signal is indeed phase or not.
- the operating conditions required to operate the richness modifications as well as the amplitudes of these modifications are chosen so as to limit the impact of the implementation of the method on the operation of the engine and avoid any phenomenon of jolting of the vehicle. which can be felt by the driver, while allowing safe and indisputable location by analyzing the torque values provided by signal Cg.
- the second step of the method therefore consists in determining whether the engine operating conditions allow the richness modifications necessary for the implementation of the invention.
- the operating conditions required to limit the impact on engine operation of variations in richness relate more particularly to the transmission ratio, which must preferably be above a predetermined value, as well as the operating parameters. of the engine and in particular the pressure and the speed which must be within predetermined value ranges.
- the longer the transmission ratio the less the impact of a change in wealth is felt, the inertia of the vehicle filtering for the driver 1 'jerk produced by the sudden change in wealth on the cylinders.
- the shorter the gear the lower the inertia seen from the engine.
- the operating conditions required must also allow a reliable and indisputable identification of the torque changes resulting from the changes in wealth made. It is therefore appropriate that the alterations detected by means of the gas torque signal Cg result from changes in the richness generated according to the process which is the subject of the present invention and not from the noise affecting the gas torque measurement signal Cg.
- the stability criterion retained can be defined by maintaining the values of the parameters selected within a range of values for a given duration.
- the ranges of values can then be fixed or else given by function tables of the values taken by these parameters.
- the amplitude of the modifications of richness carried out on the various cylinders is also adjusted according to the operating conditions of the engine to limit the impact of these modifications on the operation of the engine and to avoid any phenomenon of jerk of the vehicle which can be felt by the driver, while allowing a sure and indisputable location through the analysis of the signal Cg of the resulting torque changes.
- the PARTINJ correction coefficient is chosen so that the alteration of the corresponding gas torque is between predetermined threshold values Smin and Smax, Smin corresponding to the minimum value below which the reduction in torque is not discernible of the noise affecting the signal Cg, this threshold Smin therefore has a predetermined value as a function of the noise level observed and of an adjustable margin, and Smax corresponding to the maximum value above which the decrease in torque causes a jerk.
- the values of the correction coefficient are chosen to produce a comparable effect over the entire pressure range, which is obtained by choosing values of the PARTINJ coefficient according to a function of the intake pressure.
- the richness modifications are preferably carried out according to a two-stroke cycle.
- N engine cycles one depletes (Ti x (1- PARTINJ)) the cylinders n ° 1 and n ° 2 while one enriches (Ti (1 + PARTINJ)) the phase-shifted cylinders by two-stroke engine n ° 4 and n ° 3.
- the reverse modification is effected, namely, we enrich (Ti x (1 + PARTINJ)) the cylinders n ° 1 and n ° 2 while we deplete (Ti x (1-PARTINJ) ) the phase-shifted cylinders of two-stroke engine no. 4 and no. 3.
- N is predetermined. Its value results from a compromise between the speed of implementation of the synchronization process and the amplitude of the torque variations (ie again the amplitude of the PARTINJ coefficient).
- the method which is the subject of the invention operates in a fourth step the summations of the gas torque measurements provided by the signal Cg corresponding to each of the cylinders.
- the assignment of the torque values supplied by the signal Cg to the corresponding cylinders is effected by using the predefined NOCYL signal.
- SI the sum for the first period of the gas couples corresponding to the different cylinders.
- the sum SI is operated by positively accounting for the torque values corresponding to the rich cylinders and negatively for the torque values corresponding to the poor cylinders.
- N (I) SI ⁇ Cg "4, i + 0 ⁇ * 3.1 -Cg" l, i -Cg'2, ii ⁇ n with Cg 'j, i value of the torque generated by combustion in the identified cylinder as being
- the sum S2 of the gas couples corresponding to the different cylinders is produced in parallel for the second period, the sum S2 being operated by positively accounting for the torque values corresponding to rich cylinders and negatively the torque values corresponding to poor cylinders.
- This second summation begins with the same timing of n-1 cycles (at least one cycle) so that, on the one hand, the recorded torque measurements effectively take into account the new wealth modifications and, on the other hand, that the sums SI and S2 have the same number (Nn) of terms.
- Cg4, i Cg4 - ⁇ Cg; with Cgj mean value of the torque at the operating point considered for cylinder n ° j.
- the decision criterion indicating whether the NOCY1 signal good or bad phase consists not in comparing S with 0 but with a threshold value e (e being a strictly positive calibrated value). Then: if S> e then NOCYL is well phase, and if S ⁇ -e then NOCYL is badly phase.
- the sum S is independent of the mean torque values of the different cylinders. It only depends on the change in torque resulting from the correction coefficient applied 1 +/- PARTINJ and the number of engine cycles taken into account. Torque dispersions between the cylinders are not involved in the implementation of the method according to one • invention.
- This method has many advantages.
- the calculation of the sum S being calculated with a large number of torque values, the influence of noise on the torque measurement decreases, the errors compensating each other. Furthermore, since the calculation is based on a large number of torque values, it is possible to operate with a small torque deviation ⁇ Cg and in particular less than the noise affecting the signal Cg, which further limits the impact of the strategy on the engine behavior.
- the strategy implemented is freed from the error made in the calculation of the gas torque Cgj, i. Indeed, the rich-poor permutation partially compensates for the error made on the estimation of the torque, we add the error when the cylinder is rich, we subtract the error when the cylinder is poor.
- This strategy overcomes instabilities on the couple that may exist. The impact of poor combustion is diluted by the large number of torque values taken into account.
- the symmetry between the depletion and the enrichment of the cylinders makes it possible to maintain a substantially constant overall richness and therefore not to affect the depollution of exhaust gases by catalytic conversion.
- the process which is the subject of the present invention can be used with a NOCYL signal for controlling the injectors, no longer using the tracking of the top admission neutral gear shifts of the various cylinders but any other predetermined instant in the course of the engine cycle which may constitute a marks such as the transition to the Top Relaxation Neutral Center (or even the Low Admission Neutral Center, etc.).
- the device for measuring the gas torque resulting from combustion can be produced in various forms: either with analog electronic components for which the summers, comparators and other filters are made using operational amplifiers; - either with digital electronic components that would perform the function in wired logic; or by a signal processing algorithm implemented in the form of a software module component of an engine control software system operating the microprocessor of an electronic computer. or again, by a specific (custom) chip, the hardware and software resources of which have been optimized to carry out the functions which are the subject of the invention: microprogrammable chip or not, encapsulated separately or else all or part of a coprocessor installed in a microcontroller or microprocessor etc.
- the invention includes all the technical equivalents applied to an internal combustion engine whatever its type of injection, the fuel used diesel or petrol or even, the number of its cylinders.
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Abstract
Procédé pour produire un signal de synchronisation pour le système électronique de commande d'un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: a) élaboration d'un signal de synchronisation phasé avec un signal repérant le passage des pistons dans une position prédéterminée, ledit signal de synchronisation étant initialisé arbitrairement; b) suivi du fonctionnement du moteur et lorsque des conditions prédéterminées sont réunies; c) modifications des paramètres de commande du moteur concernant au moins deux cylindres donnés dont les cycles de fonctionnement sont décalés de deux temps moteur; d) calcul pour les cylindres concernés d'une grandeur algébrique représentative des variations des niveaux de combustion; e) déduction à partir de cette grandeur algébrique de l'exactitude du signal de synchronisation et correction de ce dernier si l'initialisation arbitraire s'avère erronée.
Description
PROCEDE DE SYNCHRONISATION DU SYSTEME ELECTRONIQUE DE COMMANDE DE MOTEUR A COMBUSTION INTERNE
La présente invention concerne un procédé de synchronisation du système électronique de commande d'un moteur à combustion interne muticylindre du type à quatre temps et injection électronique multipoint de carburant.
L'invention concerne plus précisément un procédé apte à générer un signal de synchronisation permettant de suivre le déroulement du cycle de fonctionnement (succession des différents temps moteur) dans chacun des cylindres du moteur, ce signal de synchronisation permettant le repérage d'un instant prédéterminé dans le déroulement du cycle, tel que le passage au Point Mort Haut Admission ou encore au Point Mort Bas Admission.
Dans le but d'améliorer le fonctionnement des moteurs à combustion interne tant du point de vue des performances que du point de vue de l'émission de polluants, de nombreux systèmes d'injection de carburant ont été développés. Parmi ceux-ci, on peut citer les systèmes d'injection indirecte multipoint à commande électronique, comme le système RENIX conçu par la demanderesse. •
Une des caractéristiques importantes de l'injection électronique multipoint est son fonctionnement intermittent, les injecteurs sont en effet actionnés périodiquement : au moins une fois par cycle moteur, soit encore dans le cas d'un
moteur à quatre temps une fois pendant deux tours vilebrequin ou 720° d'angle.
Parmi les principaux modes d'ouverture des injecteurs figure " 1 ' actionnement séquentiel qui consiste à opérer l'injection du carburant en actionnant successivement et dans un ordre donné, les différents injecteurs de façon à injecter dans chaque cylindre au mieux par rapport à la phase d'admission correspondante. L'injection séquentielle est de préférence phasée de façon à ce que l'ouverture de chaque injecteur se termine avant l'ouverture de la soupape d'admission du cylindre correspondant, ouverture qui débute juste avant le passage au Point Mort Haut Admission du cylindre correspondant.
Toutefois les systèmes permettant d'opérer une injection électronique multipoint de type séquentielle phasée, présentent l'inconvénient d'engendrer un surcoût important par rapport à une installation classique d'injection électronique de type "Full Group" , où tous les injecteurs sont activés simultanément.
En effet, de tels systèmes d'injection ont notamment besoin de disposer de moyens de repérage très précis du déroulement du cycle moteur dans chacun des cylindres, pour permettre à la centrale électronique de contrôle moteur de calculer et de commander le débit de chaque injecteur à un moment adéquat prédéterminé, en dehors de la période d'ouverture de la soupape correspondante.
Il est d'usage, comme cela est divulgué dans la demande de brevet français FR-A-2.441.829 , de repérer, sur un disque (ou cible) solidaire du vilebrequin, les zones de position angulaire correspondantes à une phase déterminée de la course des différents pistons. Le disque présente des éléments de repérage disposés le long de sa périphérie, telles que des dents de longueur différente, et qui en passant devant un organe récepteur fixe, génèrent des impulsions électriques permettant de produire un signal repérant le passage à la position Point Mort Haut d'un piston déterminé.
Un tel dispositif de repérage s'avère toutefois insuffisant pour effectuer le pilotage d'une injection séquentielle phasée. En effet, pour un moteur à combustion interne à quatre temps, le vilebrequin exécute deux tours complets (ou 720° d'angle), avant qu'un piston donné se retrouve dans la même position de fonctionnement dans le cycle moteur. Il en résulte qu'à partir de la seule observation de la rotation de la cible solidaire du vilebrequin, il n'est, a priori, pas possible de fournir une information sur chaque cylindre sans une indétermination de deux temps moteur dans le cycle (le repérage de la position Point Mort Haut recouvrant aussi bien la phase Admission 'que la phase Détente) .
La détermination précise de la position de chaque cylindre dans le cycle, encore appelé détrompage cylindre, ne pouvant pas être déduite de la seule observation de la position du vilebrequin, la recherche d'informations complémentaires est
donc nécessaire pour savoir si le cylindre est dans la première ou dans la seconde moitié du cycle moteur (phases Admission puis Compression durant le premier tour vilebrequin, phases Détente puis Echappement lors du second tour) .
Afin d'obtenir de telles informations complémentaires, on utilise classiquement des éléments de repérage portés par un disque émetteur qui tourne deux fois moins vite que le vilebrequin. A cet effet, on peut disposer ce disque émetteur sur l'arbre à cames ou bien sur l'arbre du répartiteur d'allumage qui est entraîné par l'intermédiaire d'un réducteur de rapport 1/2 à partir du vilebrequin.
Classiquement donc, l'arbre à cames (ou encore la poulie d'entraînement de l'arbre à cames) est équipé d'une cible portant un repère qui coopère avec un capteur fixe pour délivrer un signal fréquentiel valant "1" pendant la première moitié du cycle et "0" pendant la seconde moitié. C'est la combinaison des signaux issus du capteur vilebrequin et du capteur arbre à cames qui permet au système électronique de commande de disposer d'un signal de synchronisation permettant, grâce à l'identification d'un instant prédéterminé du cycle de fonctionnement dans chacun des cylindres, d'opérer une injection séquentielle phasée.
De tels systèmes de repérage angulaire utilisant à la fois un capteur vilebrequin et un capteur arbre à cames sont relativement encombrants, coûteux et d'un montage délicat. En outre, dans le cas où l'un des capteurs tombe en
panne, c'est-à-dire en mode de fonctionnement dégradé du moteur, les systèmes de mesure classiques ne permettent pas de fournir suffisamment d'informations au système de commande électronique du moteur pilotant l'injection, d'où un risque de dérèglement de cette dernière.
La présente invention a pour objet de remédier aux inconvénients des systèmes de repérage connus utilisés pour faire fonctionner les systèmes électroniques de commande des moteurs opérant une injection séquentielle phasée, en proposant un procédé de synchronisation du système électronique de commande qui soit simple et efficace et qui ne nécessite aucun capteur de position spécifique en dehors de celui qui sert à repérer la position angulaire du vilebrequin.
Le procédé de synchronisation du système électronique de commande d'un moteur à combustion interne multicylindre, selon l'invention, consiste à produire un signal de synchronisation, destiné notamment au phasage de l'injection, qui permet l'identification d'un instant prédéterminé dans le déroulement du cycle de fonctionnement de chacun des cylindres, tel que le passage au Point Mort Haut Admission (ou encore le passage au Point Mort Bas Admission, etc.).
Ce signal de synchronisation selon l'invention, est déduit de deux signaux distincts produits par des moyens de traitement adaptés exploitant notamment l'information fournie par un capteur de position angulaire coopérant avec une couronne dentée portée par le vilebrequin du
moteur. Le premier signal fournit une estimation du niveau des combustions successives survenant dans les cylindres du moteur et le second signal suit le déplacement des pistons et notamment leur passage dans une position prédéterminée tel que le Point Mort Haut.
Selon l'invention, le procédé de synchronisation du système électronique de commande est caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : a) élaboration d'un signal de synchronisation phase avec le second signal repérant le passage des pistons dans une position prédéterminée telle qu'au Point Mort Haut, ce signal de synchronisation étant initialisé arbitrairement de sorte que l'identification d'un instant prédéterminé dans le déroulement du cycle de chacun des cylindres soit opérée avec une indétermination de deux temps dans le déroulement du cycle moteur ; b) suivi du fonctionnement du moteur et lorsque des conditions prédéterminées sont réunies ; c) modifications des paramètres de commande du moteur concernant au moins deux cylindres donnés dont les cycles de fonctionnement sont décalés de deux temps moteur, • cette modification des paramètres de commande provoquant des variations adaptées et de sens opposé du niveau des combustions dans ces cylindres ; d) calcul pour les cylindres concernés par les modifications de l'étape c) d'une grandeur algébrique représentative des variations des niveaux de combustion, l'affectation à chacun des
cylindres des valeurs correspondantes des niveaux de combustion déduites du premier signal étant opérée en exploitant ledit signal de synchronisation tel que défini à l'étape a) ; e) déduction à partir du signe de la grandeur algébrique représentative des variations de niveaux de combustion entre les cylindres, de l'exactitude du signal de synchronisation et correction du signal si l'initialisation arbitrairement opérée à l'étape a) s'avère erronée.
Conformément à l'invention, le procédé d'élaboration d'un signal de synchronisation est basé sur le principe de l'action et de la réaction.
L'action consiste à opérer des modifications adaptées sur les paramètres de commande du moteur de façon à générer des variations de sens contraire du niveau de combustion dans deux cylindres dont les cycles sont décalés de 360° vilebrequin (ou deux temps moteur).
La réaction du moteur à ces modifications des paramètres de commande se traduit par des modifications correspondantes du niveau des combustions lesquelles sont repérables par exemple par des chutes et des augmentations du couple gaz (ou encore des variations de régime instantané ou de pression d'admission) en fonction du mode de fonctionnement du moteur.
Il suffit donc de faire correspondre à chacun des cylindres concernés, les valeurs de couple mesurées en exploitant un signal de synchronisation arbitrairement défini et à déduire
du signe de l'écart entre les niveaux de combustion de ces cylindres si ce signal de synchronisation arbitrairement défini est correct ou non, et donc de le corriger s'il est erroné.
En effet, si l'action consiste par exemple (pour un moteur à quatre cylindres en ligne) à enrichir le cylindre n°l et à appauvrir le cylindre n°4 on doit donc observer, toutes choses égales par ailleurs, que les nouvelles valeurs de couple du cylindre n°l sont supérieures aux nouvelles valeurs de couple du cylindre n°4. Il en résulte que si les valeurs de couple affectées au cylindre n°l sont effectivement bien supérieures aux valeurs de couple affectées au cylindre n°4, c'est que le signal de synchronisation bien qu'arbitrairement initialisé est correctement phase. Si, par contre, les nouvelles valeurs de couple affectées au cylindre n°l sont inférieures aux nouvelles valeurs de couple affectées au cylindre n°4, c'est que le signal de synchronisation utilisé est incorrectement phase, il est alors simple de le corriger en le déphasant de deux temps moteur.
Selon une autre caractéristique du procédé de synchronisation objet de la présente invention, le calcul prévu à l'étape d) consiste à compter positivement les niveaux de combustion correspondant aux cylindres pour lesquels les modifications des paramètres de commande doivent entraîner une augmentation des niveaux de combustion et négativement les niveaux de combustion correspondant aux cylindres pour lesquels les modifications des paramètres de
commande doivent entraîner une diminution des niveaux de combustion.
Selon une autre caractéristique du procédé de synchronisation objet de la présente invention, le calcul prévu à l'étape d) de la grandeur représentative des variations des niveaux de combustion pour les cylindres concernés est opéré en prenant en compte un nombre donné de cycle moteur.
La répartition de l'action sur plusieurs cycles moteurs permet de limiter en conséquence l'amplitude des variations du niveau de combustion et donc de rendre le déroulement du procédé de synchronisation indétectable par le conducteur (absence d' à-coup dans le fonctionnement du moteur) . Ce nombre de cycle, qui peut être constant ou bien encore dépendre du point de fonctionnement moteur, est déterminé de façon donc à limiter les variations des niveaux de combustion tout en permettant une mise en oeuvre rapide du procédé.
Selon une autre caractéristique du procédé de synchronisation objet de la présente invention, les conditions prédéterminées requises à l'étape b) pour opérer la modification des paramètres de commande sont adaptées pour que les variations des niveaux de combustion ne puissent pas être ressenties par le conducteur, ces conditions étant par exemple la valeur du rapport de transmission et/ou le maintien du régime de rotation moteur ou encore de la pression d'admission dans des plages de valeurs prédéterminées.
Selon une autre caractéristique du procédé de synchronisation objet de la présente invention, les conditions prédéterminées requises à l'étape b) pour opérer la modification des paramètres de combustion incluent des conditions de stabilité de tout ou partie des paramètres agissant sur le niveau de combustion du moteur, tels que le régime de rotation du moteur, ou l'avance à l'allumage, ou la pression d'admission, ou encore l'état stable des organes auxiliaires entraînés par le moteur.
Selon une autre caractéristique du procédé de synchronisation objet de la présente invention, les modifications des paramètres de commande prévues à l'étape c) consistent en des modifications des quantités de carburant injecté dans les cylindres concernés.
Les modifications des quantités de carburant injectées dans les cylindres, peuvent être réalisées par application dans les formules de calcul des temps d'injection d'un coefficient correcteur multiplicatif cartographie suivant les conditions de fonctionnement moteur, ledit coefficient étant compris de préférence entre 0,7 et 0,99 pour un cylindre et entre 1,01 et 1,3 pour 1 'autre.
Selon une autre caractéristique du procédé de synchronisation objet de la présente invention, les modifications des quantités de carburant injectées dans les cylindres concernés sont adaptées aux conditions de fonctionnement du moteur et notamment à la pression de l'air d'admission, de façon à produire une variation du niveau de
combustion dans les cylindres qui soit sensiblement identique quel que soit le point de fonctionnement du moteur.
Selon une autre caractéristique du procédé de synchronisation objet de la présente invention, le premier signal permettant de suivre le niveau des combustions dans chaque cylindre exploite une grandeur représentative du couple gaz généré par chacune des combustions du moteur.
Selon une autre caractéristique du procédé de synchronisation objet de la présente invention, le calcul prévu à l'étape d) consiste à compter les niveaux de combustion après une période de temporisation adaptée suivant les modifications des paramètres de commande opérée à l'étape c) .
Selon une autre caractéristique du procédé de synchronisation objet de la présente invention, les modifications des paramètres de commande du moteur prévues à l'étape c) sont adaptées pour générer au moins une variation cyclique des niveaux de combustion dans chacun des cylindres concernés, chaque cycle se composant d'une première période pendant laquelle le niveau des combustions est amélioré pour un cylindre et dégradé pour l'autre, et d'une seconde période de même durée que la première période et pendant laquelle on inverse ces variations en conservant sensiblement les mêmes amplitudes.
L'étape d) consiste alors en un : calcul pour les cylindres concernés par les modifications de l'étape c) d'une grandeur
algébrique représentative des variations des niveaux de combustion pour l'ensemble des deux périodes, l'affectation à chacun des cylindres des valeurs correspondantes des niveaux de combustion déduites du premier signal étant opérée en exploitant le signal de synchronisation tel que défini à l'étape a).
Cette inversion de l'action opérée sur chacun des deux cylindres concernés permet de s'affranchir totalement du niveau de combustion moyen de ces cylindres puisqu'on ne retient alors que l'écart entre le niveau "haut" et le niveau "bas" des combustions. Cela permet donc de s'affranchir des écarts de niveau de combustion entre les cylindres, écarts qui peuvent prendre des valeurs importantes notamment avec le vieillissement du moteur et pourraient remettre en cause la stratégie de détrompage cylindre.
Selon une autre caractéristique du procédé de synchronisation objet de la présente invention, les modifications des paramètres de commande prévues à l'étape c) sont opérées de manière similaire sur plusieurs groupes de deux cylindres (n°l,n°4 ; n°2,n°3) décalés de deux temps moteur.
Plus le nombre de paires de cylindres sur lesquelles on opère des variations de niveaux de combustion en sens opposé est important et plus on est à même d'obtenir un écart dont le signe est significatif rapidement, ce qui permet donc de réduire le temps d'exécution du procédé de synchronisation .
On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d'après la description donnée ci-après de modes de réalisation de l'invention appliqués à un moteur quatre temps et quatre cylindres, ces modes de réalisation étant donné à titre d'exemple non limitatif, en se référant notamment aux dessins annexés, dans lesquels :
la figure 1 est une vue schématique du dispositif de contrôle moteur intégrant le procédé objet de la présente invention ;
La figure 2 présente les différents chronogrammes caractérisant le procédé objet de la présente invention.
En se reportant sur la figure 1, on voit, présentée de façon simplifiée, la configuration d'un système électronique de commande d'un moteur à combustion interne mettant en oeuvre le procédé de synchronisation objet de la présente invention. Seules les parties constitutives nécessaires à la compréhension de l'invention ont été détaillées.
Le moteur à combustion interne, qui est repéré 1, est plus particulièrement destiné à équiper un véhicule automobile ou routier. Ce moteur à quatre cylindres en ligne et à quatre temps est équipé d'un dispositif d'injection du carburant du type multipoint à commande électronique grâce auquel chaque cylindre est alimenté en carburant à partir d'un électro- injecteur 5 spécifique.
L'ouverture de chaque électro-injecteur 5 est commandée par le système électronique de commande 7 encore appelé calculateur d'injection. Le calculateur d'injection 7 détermine la quantité de carburant injectée et l'instant d'injection dans le cycle suivant les conditions de fonctionnement du moteur à partir de stratégies adaptées connues par ailleurs comme par exemple l'asservissement de la richesse du mélange combustible air-carburant admis dans les cylindres à une valeur de consigne prédéterminée .
Le calculateur d'injection 7 comprend classiquement un microprocesseur (CPU) , des mémoires vives (RAM) , des mémoires mortes (ROM) , ainsi que des convertisseurs analogiques-numériques (A/D) , et différentes interfaces d'entrées et de sorties .
Le microprocesseur intègre des circuits électroniques et des logiciels appropriés pour traiter les signaux en provenance de capteurs adaptés, déterminer les états du moteur et mettre en oeuvre des opérations prédéfinies afin de générer des signaux de commande à destination notamment des injecteurs (et des bobines d'allumage dans le cas d'un moteur à allumage commandé) suivant les stratégies adaptées retenues.
Le calculateur d'injection 7 est plus particulièrement adapté pour opérer une injection indirecte de carburant de type séquentielle phasée qui consiste à déclencher isolément chaque injecteur 5 de façon que l'injection de carburant
soit terminée avant l'ouverture de la ou des soupapes d'admission correspondantes.
Parmi les signaux d'entrée du microprocesseur figurent notamment ceux adressés par un capteur vilebrequin 22. Ce capteur 22, par exemple à réluctance variable, est monté fixe sur le bâti du moteur pour être positionné devant une couronne de mesure 12 solidaire du volant d'inertie fixé à une extrémité du vilebrequin. Cette couronne 12 est munie à sa périphérie d'une succession de dents et de creux identiques à l'exception d'une dent qui a été supprimée de façon à définir un repère absolu permettant de déduire 1 ' instant de passage au Point Mort Haut du piston d'un cylindre donné de référence, en l'occurrence le cylindre n°l.
Le capteur 22 délivre donc un signal Dn correspondant au défilement des dents de la couronne 12. Ce signal Dn permet, après traitement par des moyens de calcul adaptés, de générer un signal PMH repérant à chaque demi-tour vilebrequin les passages simultanés au Point Mort Haut des pistons des cylindres n°l et n°4 puis alternativement les passages simultanés au Point Mort Haut des pistons des cylindres n°2 et n°3 (Le cylindre n°l étant par exemple le cylindre ie plus proche de la couronne 12 et ainsi de suite) .
Il est à noter que, dans l'exemple représenté d'un moteur à quatre cylindres en ligne, présentant un ordre d'allumage selon la séquence 1- 3-4-2, les pistons des cylindres n°l et n°4 (resp. n°2 et n°3) passent simultanément à la position
Point Mort Haut mais à des phases différentes du cycle moteur, l'un entrant en phase Admission et l'autre en phase Détente.
Le traitement du signal Dn émis par le capteur 22 permet également de mesurer la vitesse de défilement des dents de la couronne 12, et ainsi d'obtenir le régime de rotation instantané du moteur. Ce signal Dn est de plus traité par des moyens de calcul décrits ci-après pour produire un signal Cg de mesure du couple gaz engendré par chacune des combustions.
Conformément à la figure 2, le principe du procédé d'élaboration du signal de synchronisation selon l'invention va être décrit.
La première étape du procédé objet de l'invention consiste à créer un signal de synchronisation NOCYL. Ce signal NOCYL est plus particulièrement adapté pour repérer un instant prédéterminé dans le déroulement du cycle moteur servant au phasage de l'injection de chacun des cylindres, qui dans l'exemple illustré est le passage au Point Mort Haut Admission mais qui pourrait être le passage au Point Mort Bas Admission, ou tout autre instant pouvant servir au phasage de l'injection.
Ce signal de synchronisation NOCYL est phase avec le signal PMH et il est arbitrairement initialisé à 1 (ou 0) , à la première détection du passage au Point Mort Haut d'un cylindre de référence, tel que le cylindre n°l, qui est donc considéré arbitrairement comme un Point Mort Haut
Admission, puis il est incrémenté (modulo quatre) à chaque passage au Point Mort Haut d'un cylindre dans l'ordre de succession des combustions dans les cylindres.
Compte tenu du choix arbitraire effectué lors de l'initialisation du signal NOCYL, deux cas de figure se présentent :
- soit le signal NOCYL est correctement initialisé, le Point Mort Haut de référence ayant servi à l'initialisation du signal NOCYL correspondant effectivement à un Point Mort Haut Admission pour le cylindre n°l ;
- soit le signal NOCYL est mal phase, le Point Mort Haut de référence correspondant à un
Point Mort Haut Détente pour le cylindre n°l (et donc un Point Mort Haut Admission pour le cylindre n°4) .
Les autres étapes du procédé objet de
1 ' invention vont permettre de lever cette indétermination. Pour ce faire, le moteur ayant été lancé et fonctionnant dans des conditions prédéterminées depuis un certain nombre de cycles, on provoque volontairement une modification des paramètres de commande du moteur et plus particulièrement une modification de la quantité de carburant injectée dans les cylindres (et donc de la richesse du mélange carburé injecté) en corrigeant en conséquence le temps d'injection Ti.
La modification opérée qui consiste à enrichir certains cylindres et appauvrir les autres est adaptée pour provoquer des variations du niveau de couple de sens opposé entre les cylindres
décalés dans le cycle, de deux temps moteur. Il suffit d'affecter les valeurs de couple aux cylindres correspondants en utilisant le signal NOCYL prédéfini et d'en effectuer la sommation pour déduire du signe de la valeur ainsi obtenue si le signal NOCYL est bien phase ou non.
Les conditions de fonctionnement requises pour opérer les modifications de richesse ainsi que les amplitudes de ces modifications sont choisies de façon à limiter l'impact de la mise en oeuvre du procédé sur le fonctionnement du moteur et éviter tout phénomène d' à-coup du véhicule qui puisse être ressenti par le conducteur, tout en permettant un repérage sûr et incontestable par l'analyse des valeurs de couple fournies par signal Cg.
La deuxième étape du procédé consiste donc à déterminer si les conditions de fonctionnement du moteur permettent les modifications de richesse nécessaires pour la mise en oeuvre de l'invention.
Les conditions, de fonctionnement requises pour limiter l'impact sur le fonctionnement du moteur des variations de richesse, concernent plus particulièrement le rapport de transmission, qui doit se trouver de préférence au-dessus d'une valeur prédéterminée, ainsi que les paramètres de fonctionnement du moteur et notamment la pression et le régime qui doivent être dans des plages de valeurs prédéterminées. En effet, plus le rapport de transmission est long et moins l'impact d'une modification de richesse se fait sentir, l'inertie du véhicule filtrant pour le conducteur 1 ' à-coup moteur produit par la brusque variation de richesse
sur les cylindres. A l'inverse, plus le rapport est court et moins l'inertie vue du moteur est importante.
II est donc préférable d'opérer les modifications de richesse en dehors des rapports courts que constituent la première ou la marche arrière. D'autre part, à trop faible régime (ralenti) toute modification de richesse a un impact important sur le fonctionnement et la bruyance du moteur, et il en va de même du facteur pression d'admission. Il en résulte l'élaboration de plages de fonctionnement pression-régime, adaptées à chaque type de moteur par des mesures aux bancs d'essai, à l'intérieur desquelles on opère de façon préférentielle la mise en oeuvre du procédé objet de la présente invention.
Les conditions de fonctionnement requises doivent également permettre un repérage sûr et incontestable des altérations de couple résultant des modifications de richesse opérées. Il convient donc que les altérations détectées par l'intermédiaire du signal couple gaz Cg résultent bien des modifications de la richesse générées selon le procédé objet de la présente invention et non du bruit affectant le signal de mesure du couple gaz Cg.
Pour ce faire, il est préférable d'attendre un fonctionnement stabilisé du moteur défini par des conditions de stabilité sur les> paramètres agissant directement sur le couple : le régime de rotation du moteur, la pression d'admission, l'avance à l'allumage, et le maintien dans un même
état de tous les consommateurs de couple entraînés par le moteur (climatisation, pompe de direction assistée, pare-brise chauffant, etc.).
Le critère de stabilité retenu peut être défini par le maintien des valeurs des paramètres sélectionnés à l'intérieur d'une fourchette de valeurs pendant une durée donnée. Les fourchettes de valeurs peuvent être alors fixes ou bien encore données par des tables fonctions des valeurs prises par ces paramètres.
L'amplitude des modifications de richesse opérées sur les différents cylindres, est également ajustée suivant les conditions de fonctionnement du moteur pour limiter l'impact de ces modifications sur le fonctionnement du moteur et éviter tout phénomène d' à-coup du véhicule qui puisse être ressenti par le conducteur, tout en permettant un repérage sûr et incontestable à travers l'analyse du signal Cg des altérations de couple résultant.
Les conditions de fonctionnement nécessaires au procédé selon l'invention étant réunies, la troisième étape du procédé est lancée.
Elle consiste, selon l'exemple illustré à la figure 2, par une modification de la richesse des différents cylindres. La modification de la richesse est adaptée pour provoquer des variations de couple de sens opposé pour les cylindres décalés de 360° vilebrequin ou encore de deux temps moteur dans le cycle. Un cylindre est donc enrichi pendant que l'autre est appauvri.
Ces modifications sont effectuées par application de coefficients correcteurs multiplicatif dans la formule de calcul du temps d'injection de chacun des cylindres, le coefficient d'enrichissement étant du type 1 + PARTINJ et le coefficient d'appauvrissement 1 - PARTINJ, avec PARTINJ compris entre 0,01 et 0,30 et calibré dans une table appropriée dépendant des conditions de fonctionnement du moteur et notamment de la pression d'admission.
De préférence, le coefficient correcteur PARTINJ est choisi de façon que l'altération du couple gaz correspondante soit comprise entre des valeurs de seuil prédéterminées Smin et Smax, Smin correspondant à la valeur minimale en dessous de laquelle la diminution de couple n'est pas discernable du bruit affectant le signal Cg, ce seuil Smin a donc une valeur prédéterminée fonction du niveau de bruit observé et d'une marge réglable, et Smax correspondant à la valeur maximale au- dessus de laquelle la diminution de couple provoque un à-coup.
De préférence encore, les valeurs du coefficient correcteur sont choisies pour produire un effet comparable sur toute la plage de pression, ce qui est obtenu en choisissant des valeurs du coefficient PARTINJ selon une fonction de la pression d'admission.
Les modifications de richesse s'opèrent de préférence selon un cycle à deux temps.
Pendant une première période de durée donnée (N cycles moteurs) on appauvrit (Ti x (1- PARTINJ) ) les cylindres n°l et n°2 tandis que l'on enrichit (Ti (1+PARTINJ) ) les cylindres déphasés de deux temps moteur n°4 et n°3. Puis pendant une seconde période de même durée on opère la modification inverse à savoir, on enrichit (Ti x (1+PARTINJ) ) les cylindres n°l et n°2 tandis que l'on appauvrit (Ti x (1-PARTINJ) ) les cylindres déphasés de deux temps moteur n°4 et n°3.
Le choix du nombre N est prédéterminé. Sa valeur résulte d'un compromis entre la rapidité de mise en oeuvre du procédé de synchronisation et l'amplitude des variations de couple (soit encore l'amplitude du coefficient PARTINJ).
Simultanément aux modifications de richesse opérées lors de cette troisième étape, le procédé objet de l'invention opère dans une quatrième étape les sommations des mesures de couple gaz fournies par le signal Cg correspondantes à chacun des cylindres. L'affectation des valeurs de couple fournit par le signal Cg aux cylindres correspondants est opérée en exploitant le signal NOCYL prédéfini.
Les sommations pour être représentatives de la variation algébrique du niveau de couple de chacun des cylindres, prennent en compte positivement le couple correspondant à un enrichissement et négativement celui correspondant à un appauvrissement.
Ces sommations sont ensuite réunies pour constituer une grandeur algébrique représentative de l'écart de couple entre les cylindres.
Il suffit alors dans une dernière étape de connaître le signe de cette dernière grandeur représentative de l'écart de couple entre les cylindres pour en déduire l'exactitude du phasage du signal NOCYL.
En effet, soit SI la somme pour la première période des couples gaz correspondants aux différents cylindres. La somme SI est opérée en comptabilisant positivement les valeurs de couple correspondantes aux cylindres riches et négativement les valeurs de couples correspondantes aux cylindres pauvres.
On a donc :
N (I) SI = ^Cg"4,i +0^*3,1 -Cg"l,i -Cg'2,i i≈n avec Cg ' j , i valeur du couple généré par la combustion dans le cylindre identifié comme étant
• • • ièms le cylindre n°j par le signal NOCYL lors du i cycle moteur suivant le début de la première période. La sommation débute avec une temporisation de n-1 cycles (au moins un cycle) afin que les mesures de couple prises en compte correspondent effectivement aux nouvelles richesses.
Compte tenu de 1 ' indétermination de deux temps moteur liée au signal NOCYL, on a donc deux cas possibles, soit le signal NOCYL est correctement phase et la valeur Cg ' j , i correspond réellement à la valeur de couple Cgj , i du cylindre
j, soit le signal NOCYL est incorrectement phase et la valeur Cg ' j , i correspond à la valeur de couple du cylindre k déphasé de deux temps par rapport au cylindre j .
En première approximation on peut considérer que le surplus ou le retrait de carburant (+/- Ti x PARTINJ) opérés sur les cylindres provoque des altérations de couple de même valeur mais de signe opposé entre les cylindres. On a alors :
Cgl,i = Cgi - ΔCg
Cg2,i = Cg2 - ΔCg
Cg3,i = Cg3 + ΔCg Cg4,i = Cg4 + ΔCg avec Cgj valeur moyenne du couple au point de fonctionnement considéré pour le cylindre n°j et ΔCg valeur de correction du couple strictement positive.
La formule (I) devient donc :
si le signal NOCYL est bien phase
N
(1.1) SI = (∑Cg4 + Cg3-Cgl-Cg2) + (N-n)xΔCg ; ι-n soit SI = (N-n) x ( (Cg4+Cg3-Cgl-Cg2) + ΔCg)
et si le signal NOCYL est mal phase -
N
(1.2) SI = (Tcgl + Cg2-Cg4-Cg3) - (N-n)xΔCg.
soit SI = (N-n) x ( (Cgl+Cg2-Cg3-Cg4) - ΔCg)
On réalise de façon parallèle pour la seconde période la somme S2 des couples gaz correspondants aux différents cylindres, la somme S2 étant opérée en comptabilisant positivement les
valeurs de couple correspondantes aux cylindres riches et négativement les valeurs de couples correspondantes aux cylindres pauvres.
On a ainsi :
N
(II) S2 = ∑Cg'l.i + C^i-Cg^i-Cg^i
avec Cg ' j , i valeur du couple généré par la combustion dans le cylindre identifié comme étant le cylindre n°j par le signal NOCYL lors du i1121™3 cycle moteur suivant le début de la seconde période.
Cette seconde sommation débute avec la même temporisation de n-1 cycles (au moins un cycle) afin que d'une part les mesures de couple comptabilisées prennent en compte effectivement les nouvelles modifications de richesse et d'autre part pour que les sommes SI et S2 aient le même nombre (N-n) de termes.
De même, compte tenu de l'indétermination de deux temps moteur lié au signal NOCYL, on a donc deux cas possibles, soit le signal NOCYL est correctement phase et la valeur Cg ' j , i correspond réellement à la valeur de couple Cgj , i du cylindre j, soit le signal NOCYL est incorrectement phase et la valeur Cg ' j , i correspond à la valeur de couple du cylindre k déphasé de deux temps par rapport au cylindre j.
On peut par ailleurs et de façon similaire, considérer que le surplus ou le retrait de carburant (+/- Ti x PARTINJ) opérés sur les
cylindres lors de cette seconde période provoque des altérations de couple de même valeur mais de signe opposé entre les cylindres et correspondantes aux altérations de la première période. On a alors :
Cgl,i = Cgi + ΔCg ;
Cg2, i = Cg2 + ΔCg ;
Cg3,i = Cg3 - ΔCg ;
Cg4 , i = Cg4 - Δ Cg ; avec Cgj valeur moyenne du couple au point de fonctionnement considéré pour le cylindre n°j.
La formule (II) devient donc :
si le signal NOCYL est bien phase
N
(II.1) S2 = ( TCgl + Cg2-Cg4-Cg3) + (N-n)xΔCg
soit S2 = (N-n) x ( (Cgl+Cg2-Cg3-Cg4) + ΔCg)
et si le signal NOCYL est mal phase
N (II- 2) S2 = ( Cg4 + Cg3-Cgl-Cg2) - (N-n)xΔCg.
soit S2 = (N-n) x ( (Cg4+Cg3-Cgl-Cg2) - ΔCg)
On opérant alors l'addition des deux sommes SI et S2 on obtient donc la somme S totale : (III) S = SI + S2
si le signal NOCYL est bien phase
(111.1) S = 2 x (N-n) x ΔCg
si le signal NOCYL est mal phase
(111.2) S = - 2 x (N-n) x ΔCg
On voit donc que le signe de la somme S renseigne directement sur l'exactitude du signal NOCYL : si S > 0 alors NOCYL est bien phase, et si S < 0 alors NOCYL est mal phase, il est alors possible de le corriger en le déphasant de deux temps moteur.
Pour améliorer la performance de la stratégie mise en oeuvre, le critère de décision indiquant si le signal NOCY1 bien ou mal phase consiste non pas à comparer S à 0 mais à une valeur de seuil e (e étant une valeur calibrée strictement positive) . Alors : si S > e alors NOCYL est bien phase, et si S < -e alors NOCYL est mal phase.
L'introduction de e donne une marge de sécurité à la stratégie. Dans le cas ou S serait compris entre -e et e alors aucune décision n'est prise et la demande est faite pour effectuer une nouvelle tentative de détrompage cylindre.
Selon le procédé décrit, la somme S est indépendante des valeurs de couple moyen des différents cylindres. Elle ne dépend que de l'altération de couple résultant du coefficient correcteur appliqué 1 +/- PARTINJ et du nombre de cycles moteur pris en compte. Les dispersions de couple entre cylindres n'interviennent donc pas dans la mise en oeuvre du procédé selon 1 • invention.
Cette méthode présente de nombreux avantages. Le calcul de la somme S étant calculée
avec un grand nombre de valeurs de couple, L'influence du bruit sur la mesure du couple diminue, les erreurs se compensant mutuellement. Par ailleurs, le calcul reposant sur un grand nombre de valeurs de couple il est possible d'opérer avec un écart de couple ΔCg faible et en particulier inférieur au bruit affectant le signal Cg, ce qui limite encore l'impact de la stratégie sur le comportement du moteur.
De même, la stratégie mise en oeuvre s'affranchit de l'erreur commise sur le calcul du couple gaz Cgj,i. En effet, la permutation riche- pauvre compense partiellement l'erreur commise sur l'estimation du couple, on ajoute l'erreur lorsque le cylindre est riche, on soustrait l'erreur lorsque le cylindre est pauvre. Cette stratégie s'affranchit des instabilités sur le couple pouvant exister. L'impact d'une mauvaise combustion est diluée par le nombre important de valeur de couple pris en compte.
Par ailleurs, la symétrie entre l'appauvrissement et l'enrichissement des cylindres permet de conserver une richesse globale sensiblement constante et donc de ne pas affecter la dépollution des gaz d'échappement par conversion catalytique.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple.
Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que
leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit.
Ainsi, il est possible détromper le signal NOCYL en ne modifiant la richesse " que d'une seule paire de cylindres dont les cycles de fonctionnement sont décalés de deux temps moteur tels que les cylindres n°l et n°4 (ou n°2 et n°3). Cette variante limite les modifications apportées aux paramètres de commande du moteur et donc l'impact sur le comportement de ce dernier.
Les formules précédentes deviennent alors
N
(I') SI = (∑Cg'4,i-Cg'l,i) ι-n
N (II') S2 = (∑Cg'l,i-Cg'4,i) i=n
(III1 ) S = SI +S2 avec : si le signal NOCYL est bien phase (III' .1) S = (N-n) x ΔCg c'est-à-dire S°> e ; et si le signal NOCYL est mal phase (III' .2) S = - (N-n) x ΔCg c'est-à-dire S°< -e.
Ainsi, il est possible dans une seconde variante de détromper le signal NOCYL sans éliminer directement les valeurs moyennes de couple en inversant les modifications de richesse pour chacun des cylindres concernés (une période riche puis une période pauvre ou inversement) , le cycle de modification ne compte plus alors qu'une seule période.
On a alors les formules :
(I") SI = (∑Cg'4,i + Cg'3,.-Cg,lfι-Cg,2,i)
et
(III") S= SI
si le signal NOCYL est bien phase :
N
(I".l) SI = (∑Cg4 + Cg3-Cgl-Cg2) + (N-n)xΔCg ι=n et si le signal NOCYL est mal phase :
N
(I".2) SI = ( Cgl+Cg2-Cg4-Cg3) - (N-n)xΔCg.
Si l'on considère en première approximation que Cgi # Cg2 # Cg3 # Cg4 on a donc :
S = (N-n) x ΔCg si le signal NOCYL est bien phase et S = - (N-n) x ΔCg si le signal NOCYL est mal phase.
La performance de cette seconde variante repose donc sur la similitude des valeurs de couple moyen entre les cylindres. Plus les dispersions sont grandes entre les valeurs de couple moyens des cylindres et moins une telle stratégie est performante. Si par contre les dispersions sont faibles, cette stratégie est efficace et rapide à mettre en oeuvre.
Bien évidemment on peut combiner les deux variantes entre elles. De même, la stratégie présentée initialement pour un cycle de modifications se décomposant en deux périodes distinctes de sens opposé peut se prolonger sur plusieurs cycles successifs.
A titre d'équivalents techniques des moyens décrits, les modifications de richesses peuvent
être remplacées par toute autre action sur les paramètres de commande du moteur susceptible de provoquer une altération de la qualité de la combustion qui soit mesurable. Il en est ainsi de l'avance à l'allumage dans le cas d'un moteur à allumage commandé, un retrait d'avance à l'allumage a un effet sur le couple gaz qui est similaire à un appauvrissement. Pour ce faire, le dispositif d'allumage doit être de type allumage statique (une commande d'allumage par cylindre).
De même, on peut utiliser le procédé objet de la présente invention avec un signal NOCYL de commande des injecteurs utilisant non plus le repérage des passages au Point Mort Haut Admission des différents cylindres mais tout autre instant prédéterminé dans le déroulement du cycle moteur pouvant constituer un repère comme par exemple le passage au Point Mort Haut Détente (ou encore le Point Mort Bas Admission, etc.).
Ainsi, il est possible d'opérer le suivi des variations des niveaux de combustion correspondant à la modification des paramètres de commande moteur indépendamment de la mesure du couple gaz moyen, par exemple par simple analyse du régime instantané de rotation du moteur, ou par des moyens d'analyse de la pression de " l'air d'admission, ou par des moyens d'analyse du courant d'ionisation des bougies (pour les moteurs à allumage commandé) , ou encore par des moyens d'analyse de la composition des gaz d'échappement en utilisant une sonde de richesse, etc.
Pour ce qui est de la mise en oeuvre du dispositif de mesure du couple gaz résultant des combustions, quel que soit le mode de réalisation choisi, elle peut être réalisée sous diverses formes : soit avec des composants d'électronique analogique pour lesquels les sommateurs, comparateurs et autres filtres sont réalisés à l'aide d'amplificateurs opérationnels ; - soit avec des composants d'électronique numérique qui réaliseraient la fonction en logique câblée ; soit par un algorithme de traitement du signal implanté sous forme d'un module logiciel composant d'un système logiciel de contrôle moteur faisant fonctionner le microprocesseur d'un calculateur électronique. soit encore, par une puce spécifique (custom) dont les ressources matériel et logiciel auront été optimisées pour réaliser les fonctions objet de l'invention : puce microprogrammable ou non, encapsulée séparément ou bien tout ou partie d.'un coprocesseur implanté dans un microcontrôleur ou microprocesseur etc.
De même, l'invention comprend tous les équivalents techniques appliqués à un moteur à combustion interne quel que soit son type d'injection, le carburant utilisé diesel ou essence ou encore, le nombre de ses cylindres.
Claims
[1] Procédé pour produire un signal de synchronisation (NOCYL) pour le système électronique de commande (7) d'un moteur à combustion interne (1) multicylindre à cycle quatre temps, ce signal de synchronisation (NOCYL) permettant le repérage d'un instant prédéterminé dans le déroulement du cycle moteur dans chacun des cylindres du moteur, tel que le passage au Point Mort Haut Admission, ledit signal NOCYL étant déduit d'un premier signal (Cg) et d'un second signal (PMH) produits par des moyens de traitement adaptés exploitant notamment l'information fournie par un capteur de position angulaire (22) coopérant avec une couronne dentée (12) portée par le vilebrequin du moteur, ledit premier signal (Cg) fournissant une estimation du niveau des combustions successives survenant dans les cylindres du moteur et ledit second signal (PMH) repérant le déplacement des pistons et notamment leur passage dans une position prédéterminée du cycle de fonctionnement telle qu'au Point Mort Haut, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : a) élaboration d'un signal de synchronisation (NOCYL) phase avec le second signal (PMH) repérant le passage des pistons dans une position prédéterminée tel que le Point Mort Haut, ledit signal de synchronisation (NOCYL) étant initialisé arbitrairement de sorte que l'identification d'un instant prédéterminé dans le déroulement du cycle de chacun des cylindres, tel que le passage au Point Mort Haut Admission, soit
opérée avec une indétermination de deux temps dans le déroulement du cycle moteur ; b) suivi du fonctionnement du moteur et lorsque des conditions prédéterminées sont réunies ; c) modifications des paramètres de commande (Ti) du moteur concernant au moins deux cylindres donnés (n°l et n°4) dont les cycles de fonctionnement sont décalés de deux temps moteur, ladite modification des paramètres de commande provoquant des variations adaptées et de sens opposé du niveau des combustions dans ces cylindres ; d) calcul pour les cylindres (n°l,n°4) concernés par les modifications de l'étape c) d'une grandeur algébrique (S) représentative des variations des niveaux de combustion, l'affectation à chacun des cylindres (n°l,n°4) des valeurs correspondantes des niveaux de combustion déduites du premier signal étant opérée en exploitant ledit signal de synchronisation (NOCYL) tel que défini à l'étape a) ; e) déduction à partir du signe de ladite grandeur algébrique (S) représentative des variations de niveaux de combustion entre les cylindres (n°l,n°4), de l'exactitude du signal de synchronisation (NOCYL) , et correction dudit signal si l'initialisation arbitrairement opérée à l'étape a) s'avère erronée.
[2] Procédé pour produire un signal de synchronisation (NOCYL) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le calcul prévu à l'étape d) consiste à compter positivement les niveaux de combustion correspondant aux cylindres pour
lesquels les modifications des paramètres de commande doivent entraîner une augmentation des niveaux de combustion et négativement les niveaux de combustion correspondant aux cylindres pour lesquels les modifications des paramètres" de commande doivent entraîner une diminution des niveaux de combustion.
[3] Procédé pour produire un signal de synchronisation (NOCYL) selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que le calcul prévu à l'étape d) de la grandeur (S) représentative des variations des niveaux de combustion, est opéré en prenant en compte un nombre donné de cycle moteur (N-n ; 2 x (N-n) ) .
[4] Procédé pour produire un signal de synchronisation (NOCYL) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les conditions prédéterminées requises à l'étape b) pour opérer la modification des paramètres de commande sont adaptées pour que les variations des niveaux de combustion ne puissent pas être ressenties par le conducteur, lesdites conditions étant par exemple la valeur du rapport de transmission et/ou le maintien du régime de rotation moteur ou encore de la pression d'admission dans des plages de valeurs prédéterminées .
[5] Procédé pour produire un signal de synchronisation (NOCYL) selon l'une quelconque des revendications l à 4, caractérisé en ce que les conditions prédéterminées requises à l'étape b) pour opérer la modification des paramètres de
combustion incluent des conditions de stabilité de tout ou partie des paramètres agissant sur le niveau de combustion du moteur, tels que le régime de rotation du moteur, ou l'avance à l'allumage, ou la pression d'admission, ou encore l'état stable des organes auxiliaires entraînés par le moteur.
[6] Procédé pour produire un signal de synchronisation (NOCYL) selon l'une quelconque des revendications l à 5, caractérisé en ce que les modifications des paramètres de commande prévues à l'étape c) , consistent en des modifications des quantités de carburant injecté (Ti) dans les cylindres concernés (n°l,n°4).
[7] Procédé pour produire un signal de synchronisation (NOCYL) selon la revendication 6, caractérisé en ce que les modifications des quantités de carburant injecté (Ti) dans les cylindres concernés (n°l,n°4) sont adaptées aux conditions de fonctionnement du moteur et notamment à la pression de l'air d'admission, de façon à produire une variation (ΔCg) du niveau de combustion dans les cylindres qui soit sensiblement identique quel que soit le point de fonctionnement du moteur.
[8] Procédé pour produire un signal de synchronisation (NOCYL) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le premier signal (Cg) permettant de suivre le niveau des combustions dans chaque cylindre exploite une grandeur représentative du couple gaz généré par chacune des combustions du moteur.
[9] Procédé pour produire un signal de synchronisation (NOCYL) selon l'une quelconque des revendications l à 8, caractérisé en ce que le calcul prévu à l'étape d) consiste à compter les niveaux de combustion après une période de temporisation adaptée (n-1 cycles) suivant les modifications des paramètres de commande opérées à 1 ' étape c) .
[10] Procédé pour produire un signal de synchronisation (NOCYL) selon l'une quelconque des revendications l à 9, caractérisé en ce que les modifications des paramètres de commande du moteur prévues à l'étape c) sont adaptées pour générer au moins une variation cyclique des niveaux de combustion dans les cylindres concernés (n°l,n°4), chaque cycle se composant d'une première période pendant laquelle le niveau des combustions est amélioré (+ΔCg) pour un cylindre (n°4) et dégradé (-ΔCg) pour l'autre (n°l), et d'une seconde période de même durée que ladite première période et pendant laquelle on inverse ces variations en conservant sensiblement les mêmes amplitudes (ΔCg) .
[11] Procédé pour produire un signal de synchronisation (NOCYL) selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'étape d) consiste alors en un : calcul pour les cylindres (n°l,n°4) concernés par les modifications de l'étape c) d'une grandeur algébrique (S) représentative des variations des niveaux de combustion pour l'ensemble des deux périodes, l'affectation à chacun des cylindres (n°l,n°4) des valeurs
correspondantes des niveaux de combustion déduites du premier signal étant opérée en exploitant ledit signal de synchronisation (NOCYL) tel que défini à 1 ' étape a) .
[12] Procédé pour produire un signal de synchronisation (NOCYL) selon l'une quelconque des revendications l à 11, caractérisé en ce que les modifications des paramètres de commande prévues à l'étape c) sont opérées de manière similaire sur plusieurs groupes de deux cylindres (n°l,n°4 ; n°2,n°3) décalés de deux temps moteur.
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