Procédé pour contrôler le démarrage d'un moteur
L'invention concerne un procédé pour contrôler le démarrage et/ou le calage d'un moteur à combustion interne.
Il est nécessaire de contrôler le démarrage et/ou le calage d'un moteur à combustion interne et plus précisément de détecter une rotation inverse du moteur. En effet, si l'on essaie de démarrer un moteur tournant en sens inverse, (ce qui peut arriver après un calage par exemple) on risque de créer des dégâts importants dus notamment à l'échappement sous pression des gaz de combustion dans le collecteur d'admission.
Ce phénomène peut survenir par exemple lorsqu'un véhicule recule avec une vitesse engagée sur une pente ou en cas de calage moteur. Dans ce dernier cas, l'un des pistons approchant du point mort haut repart en arrière sans avoir franchi ledit point mort haut. Un tel phénomène se produit donc à des vitesses de rotation du moteur peu élevées.
L'invention vise à déterminer très rapidement l'inversion du sens de rotation du moteur avec une grande fiabilité. Pour ce faire, conformément à l'invention, on réalise les étapes suivantes :
- on utilise un capteur de type incrémental détectant la rotation du vilebrequin et transmettant un signal binaire correspondant aux incréments de rotation détectés,
- on injecte du carburant,
- on commande l'allumage, - on mesure la durée des incréments de rotation,
- à chaque incrément de rotation, on calcule une fenêtre d'acceptance fonction de la durée de l'incrément, on compare la durée de l'incrément de rotation suivant à la fenêtre d'acceptance, et on détermine que :
• la rotation n'a pas changé de sens, si l'incrément de rotation suivant s'achève dans la fenêtre d'acceptance,
• la rotation s'est inversée, si à la fin de la fenêtre d'acceptance l'incrément de rotation suivant n'est pas achevé.
Les opérations de mesure de calcul de la fenêtre d'acceptance et de comparaison sont très rapides, de sorte que l'inversion du sens de rotation est déterminée quasiment dès qu'elle se produit. En outre, la comparaison des durées des incréments de rotation à la fenêtre d'acceptance permet sensiblement de connaître l'accélération (ou la décélération) du moteur. Or, il apparaît que la connaissance de l'accélération du moteur permet de connaître de manière particulièrement fiable l'inversion du sens de rotation du moteur. L'invention permet par conséquent de déterminer de manière rapide et fiable une inversion du sens de rotation du moteur et ainsi d'éviter d'endommager le moteur.
Selon une autre caractéristique conforme à l'invention, on réalise les opérations suivantes :
- on munit le capteur de type incrémental de moyens pour qu'il transmette un signal caractéristique lorsque le vilebrequin est dans une position de référence, - on positionne sur l'arbre à cames un capteur transmettant un signal caractéristique lorsque l'arbre à cames est dans une position de référence,
- on détecte la position de référence du vilebrequin,
- on compte le nombre d'incréments à partir de la position de référence du vilebrequin, - si une inversion de la rotation est déterminée, on lance une procédure de vérification, lors de laquelle on détecte la position de référence de l'arbre à cames et on compare le nombre d'incréments comptés depuis la position de référence du vilebrequin lorsque la position de référence de l'arbre à cames est détectée à une valeur de synchronisation. La présence d'une inversion du sens de rotation du moteur est ainsi connue de manière très fiable. Par conséquent, conformément à l'invention, si le nombre d'incréments comptés depuis la position de référence du vilebrequin lorsque la position de référence de l'arbre à cames est détectée n'est pas sensiblement égal à la valeur de synchronisation attendue, l'injection de carburant et/ou l'allumage est suspendu jusqu'à l'arrêt de la rotation du moteur.
Selon une autre caractéristique conforme à l'invention, on réalise les opérations suivantes :
- on munit le capteur de type incrémental de moyens pour qu'il transmette un signal caractéristique lorsque le vilebrequin est dans une position de référence, - on positionne . sur l'arbre à cames un capteur transmettant un signal caractéristique lorsque l'arbre à cames est dans une position de référence,
- on détecte la position de référence de l'arbre à cames,
- on compte le nombre d'incréments à partir de la position de référence de l'arbre à cames, - si une inversion de la rotation est déterminée, on lance une procédure de vérification, lors de laquelle on détecte la position de référence du vilebrequin et on compare le nombre d'incréments comptés depuis la position de référence de l'arbre à cames lorsque la position de référence du vilebrequin est détectée à une valeur attendue. De préférence, pour éviter de risquer d'endommager le moteur, on suspend l'injection de carburant et/ou l'allumage pendant la procédure de vérification.
Afin de combiner efficacement une détermination fiable de l'inversion du sens de rotation du moteur, un faible risque d'endommager le moteur et réduire le nombre de
démarrages interrompus alors que le moteur tourne dans le bon sens, conformément à l'invention, on réalise les opérations suivantes :
- on munit le capteur de type incrémental de moyens pour qu'il transmette un signal caractéristique lorsque le vilebrequin est dans une position de référence, - on positionne sur l'arbre à cames un capteur transmettant un signal caractéristique lorsque l'arbre à cames est dans une position de référence,
- on détecte la position de référence du vilebrequin,
- on compte le nombre d'incréments à partir de la position de référence du vilebrequin, - on détecte la position de référence de l'arbre à cames,
- on compte le nombre d'incréments à partir de la position de référence de l'arbre à cames,
- si une inversion de la rotation est déterminée on lance une procédure de vérification, lors de laquelle : • si on détecte à nouveau la position de référence du vilebrequin, avant de détecter à nouveau la position de référence de l'arbre à cames, on effectue les étapes suivantes :
* on compare le nombre d'incréments comptés depuis la position de référence du vilebrequin lorsque la position de référence du vilebrequin est à nouveau détectée à une valeur attendue,
* on compare le nombre d'incréments comptés depuis la position de référence de l'arbre à cames lorsque la position de référence du vilebrequin est détectée à une valeur de synchronisation,
* si le nombre d'incréments comptés depuis la position de référence du vilebrequin lorsque la position de référence du vilebrequin est à nouveau détectée est éloigné de la valeur d'incréments escomptée, ou si le nombre d'incréments comptés depuis la position de référence de l'arbre à cames lorsque la position de référence du vilebrequin est détectée est éloigné de la valeur attendue, on suspend l'injection de carburant et/ou l'allumage jusqu'à l'arrêt de la rotation du moteur,
* si le nombre d'incréments comptés depuis la position de référence du vilebrequin lorsque la position de référence du vilebrequin est à nouveau détectée est sensiblement égal à la valeur d'incréments escomptée, et si le nombre d'incréments comptés depuis la position de référence de l'arbre à cames lorsque la position de référence du
vilebrequin est détectée est sensiblement égal à la valeur attendue, on reprend l'injection de carburant et l'allumage,
• si on détecte à nouveau la position de référence de l'arbre à cames, avant de détecter à nouveau la position de référence du vilebrequin on effectue les étapes suivantes :
* on compare le nombre d'incréments comptés depuis la position de référence du vilebrequin lorsque la position de référence de l'arbre à cames est détectée à une valeur de synchronisation,
* on compare le nombre d'incréments comptés depuis la position de référence de l'arbre à cames lorsque la position de référence de l'arbre à cames est à nouveau détectée à une valeur de référence,
* si le nombre d'incréments comptés depuis la position de référence du vilebrequin lorsque la position de référence de l'arbre à cames est détectée est éloigné de la valeur de synchronisation, ou si le nombre d'incréments comptés depuis la position de référence de l'arbre à cames lorsque la position de référence de l'arbre à cames est à nouveau détectée est éloigné de la valeur de référence, on suspend l'injection de carburant et/ou l'allumage jusqu'à l'arrêt de la rotation du moteur, * si le nombre d'incréments comptés depuis la position de référence du vilebrequin lorsque la position de référence de l'arbre à cames est détectée est sensiblement égal à la valeur de synchronisation, et si le nombre d'incréments comptés depuis la position de référence de l'arbre à cames lorsque la position de référence de l'arbre à cames est à nouveau détectée est sensiblement égal à la valeur de référence, on reprend l'injection de carburant et l'allumage. Le fait de vérifier de plusieurs manières différentes et en parallèle l'inversion du sens de rotation du moteur permet de reprendre plus rapidement l'injection de carburant et l'allumage si l'inversion du sens de rotation du moteur n'est pas réelle et donc d'éviter que la détermination erronée soit préjudiciable au fonctionnement du moteur.
L'invention va apparaître encore plus clairement dans la description qui va suivre, faite en référence aux figures annexées dans lesquelles :
- la figure 1 illustre un dispositif pour mettre en œuvre le procédé conforme à l'invention, - la figure 2 illustre les signaux transmis par les capteurs du dispositif de l'invention et la durée des incréments en fonction de la rotation du moteur.
La figure 1 illustre de manière schématique un dispositif 1 comprenant un capteur 2 de type incrémental détectant la rotation d'un vilebrequin de moteur à combustion
interne, un capteur 4 détectant des positions caractéristiques de l'arbre à cames du moteur et une unité de contrôle moteur 10 commandant notamment des injecteurs 12 de carburant du moteur et des bougies d'allumage 13 via des bobines d'allumage. Les capteurs 2 et 4 sont reliés à l'unité de contrôle moteur 10. Le capteur 2 comprend un disque 14 solidaire du vilebrequin et une unité de traitement 16 fixe. Le disque comporte 60 dents 20 régulièrement réparties, excepté dans une zone 18 servant à repérer une position de référence du vilebrequin dans laquelle ici deux dents ont été enlevées.
L'unité de traitement 16, de type connue en soi, comprend des sondes ici à effet Hall et un circuit électronique délivrant un signal binaire 6 présentant deux valeurs 6min, 6max en fonction de la présence ou non d'une dent 20 en regard de ladite unité de traitement, tel qu'illustré à la figure 2. Le signal 6 présente une portion caractéristique 28 correspondant à la position de référence 18 du vilebrequin et se caractérisant par un long intervalle T pendant lequel il présente la valeur 6min. Ce signal 6 est transmis par le capteur 2 à l'unité de contrôle moteur 10.
Le capteur 4 comprend une partie mobile 22, de type demi-lune, et une partie fixe 24, telle qu'une sonde à effet Hall disposée en regard de la partie mobile 22. La partie fixe 24 transmet un signal binaire 8 présentant deux valeurs 8min, 8max en fonction de la position de la partie mobile 22 par rapport à la partie fixe 24. Plus précisément, le signal 8 présente un basculement 30 d'une valeur à l'autre pour deux positions de référence 26 de l'arbre à cames décalées d'un demi-tour. Le signal 8 est transmis par le capteur 4 à l'unité de contrôle moteur 10.
Lors du démarrage du moteur, l'unité de contrôle moteur 10 commande à différents instants l'injection 12 de carburant dans le moteur et l'excitation des bougies d'allumage 13. Elle compte d'une part chacune des dents à partir du basculement 30 correspondant à la position de référence 26 de l'arbre à cames et d'autre part chacune des dents à partir de la portion caractéristique 28 correspondant à la position de référence 18 du vilebrequin. A la figure 2, chacune des dents est numérotée de 1 à 58 à partir de la position de référence 18 du vilebrequin. L'unité de contrôle moteur 10 mesure en outre la durée de chaque dent t55, ..., t58, ti, ..., t14 à partir du signal 6 et calcule à partir de chacune de ces durées une fenêtre d'acceptance temporelle pour la dent suivante s'étendant entre 0 et Fx+1, avec Fx+1 = K x tx où tx est la durée de la dent x et K est un coefficient fixe (indépendant des dents).
Pour chaque dent, l'unité de contrôle moteur 10 calcule la durée K x tx et dès que la durée tx+1 de la dent en cours d'évaluation dépasse le seuil K x tx, alors il existe une forte probabilité que le moteur ait changé de sens de rotation. Dès lors, l'injection 12 de carburant et l'allumage 13 sont suspendues.
L'unité de contrôle 10 détecte à nouveau une portion caractéristique 28 par la durée T particulièrement longue de la valeur 6min du signal 6 après avoir compté 11 dents. Cette portion caractéristique 28 correspond au fait que le vilebrequin est à nouveau dans la position de référence 18. Or, le vilebrequin n'aurait dû se trouver dans cette position de référence, si le moteur avait continué à tourner dans le même sens, qu'après avoir compté 58 dents à partir de la portion caractéristique 28. Une marge d'erreur de 1 à 3 dents peut être accepté, mais ici l'écart étant trop important, le moteur a manifestement changé de sens sensiblement à la sixième dent. L'injection 12 de carburant et l'excitation électrique des bougies d'allumage 13 sont par conséquent suspendues jusqu'à ce que le moteur s'arrête. Dans le cas contraire, l'injection 12 de carburant aurait été reprise.
En outre, l'arbre à cames se trouve dans l'une des positions de référence 26, à chaque fois qu'il effectue un demi-tour. Par conséquent, le vilebrequin effectue un tour complet, soit cinquante huit dents comptées, entre deux positions de référence 26 successives de l'arbre à cames lorsque le moteur continue à tourner dans le même sens. Tel qu'illustré à la figure 2, lorsque le moteur tourne dans le bon sens, le basculement 30 du signal 8 entre les valeurs 8mjn et 8max (et inversement) correspondant au passage de l'arbre à cames dans l'une des positions de référence 26 s'effectue lorsque le compteur de l'unité de contrôle 10 en est à 57.
Or, après que la durée d'une dent est sorti de la fenêtre temporelle, ce basculement 30 se produit alors que l'unité de contrôle moteur a compté deux dents à partir de la portion caractéristique 28 et quatorze dents à partir du précédent basculement 30. Ici encore, une marge d'erreur de 1 à 3 dents peut être acceptée, mais l'écart étant ici trop important, la rotation en sens inverse du moteur est confirmée. L'injection 12 de carburant et l'excitation électrique des bougies d'allumage 13 ne sont donc pas reprises, mais bien suspendues jusqu'à l'arrêt complet du moteur.
En fonction du moment où l'inversion du sens de rotation du moteur se produit et du fait que le moteur a réellement ou non changé de sens de rotation, le basculement 30 peut intervenir chronologiquement avant ou après la portion caractéristique 28. La décision de suspendre l'injection et l'allumage jusqu'à l'arrêt complet du moteur peut donc intervenir en fonction du signal 6 ou du signal 8 selon les circonstances.
L'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation cité précédemment et peut s'étendre aux variantes à la portée de l'homme du métier. Ainsi, l'invention peut être aisément transposée à un moteur diesel pour lequel aucune commande d'allumage du mélange carburant / comburant n'existe. Il suffit dans ce cas de se restreindre à la commande d'injection et de supprimer l'étape de commande d'allumage superflue dans ce cas de figure. Il en découle ainsi que si une rotation inverse est détectée, il suffit d'agir sur la commande d'injection afin d'arrêter le moteur.