EP3420213A1 - Procédé de contrôle de combustion d'un moteur thermique par un procédé de baisse de charge immédiate - Google Patents

Procédé de contrôle de combustion d'un moteur thermique par un procédé de baisse de charge immédiate

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EP3420213A1
EP3420213A1 EP17706569.5A EP17706569A EP3420213A1 EP 3420213 A1 EP3420213 A1 EP 3420213A1 EP 17706569 A EP17706569 A EP 17706569A EP 3420213 A1 EP3420213 A1 EP 3420213A1
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EP
European Patent Office
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load
lim
chc
minimum
rumble
Prior art date
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EP17706569.5A
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German (de)
English (en)
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EP3420213B1 (fr
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Philippe Quie
Jean Louis CHARRIER
Jonathan DELMACHE
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PSA Automobiles SA
Original Assignee
PSA Automobiles SA
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Publication date
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Publication of EP3420213B1 publication Critical patent/EP3420213B1/fr
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/027—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions using knock sensors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1497—With detection of the mechanical response of the engine
    • F02D41/1498—With detection of the mechanical response of the engine measuring engine roughness
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
    • F02D2250/18—Control of the engine output torque
    • F02D2250/26—Control of the engine output torque by applying a torque limit

Definitions

  • the present invention relates to a combustion control method of a heat engine by a method of immediate load drop.
  • the invention finds a particularly advantageous, but not exclusive, application in the field of motor vehicles equipped with a gasoline type heat engine.
  • vibrations are transmitted from the combustion chamber to the rods and the crankshaft (unlike the rattling whose vibration in 5000 Hz and 15000 Hz is felt only in the chamber combustion).
  • the "rumble” is caused by an increase in pressure in the combustion chamber, as well as too early ignition or multiple hot spots in the combustion chamber.
  • a curative treatment method exists for the purpose of eliminating the phenomenon of "rumble” when it appears.
  • This method consists in detecting abnormal combustions via an accelerometer placed on the engine block, then cutting the injection on the cylinders concerned to remove the "rumble".
  • the method applies a load limitation on a driving cycle over the entire engine field.
  • the load limitation on a driving cycle performed during a series of one or more successive rolls without resetting the engine computer (or “driving-cycle” in English), is a load limitation of which the objective is the disappearance of the phenomenon of "rumble” origin of reversible causes, for example in the case of fouling of the combustion chamber, and / or irreversible, for example during a break engine part.
  • the load limitation is based on a "rumble” shot counter with slow dynamics (several minutes or even several rolls) and this load limit is calculated by a map calibrated according to a number of injection cuts made.
  • the load limitation achieved on a driving cycle has several disadvantages.
  • its action is not immediate since it is based on a counter of "rumble" shots with slow dynamics.
  • the level of load limitation is a function of the number of injection cuts, which is not always representative of the number of "rumble” strokes suffered. This level of limitation is therefore not adapted to the just necessary.
  • these load restrictions have a reduced efficiency insofar as the first curative action (the injection cut) is effective to remove the "rumble", although that posing a problem of feeling for the driver (jerks, noise).
  • the invention aims to effectively overcome these disadvantages by providing a combustion control method of a heat engine, characterized in that the method comprises:
  • shots a step of detecting abnormal combustions generating vibrations in a cylinder called "shots", the vibrations having a frequency of between 600 Hz and 1200 Hz,
  • the invention thus allows a rapid elimination of abnormal combustion in the engine without damaging the driving pleasure, insofar as the invention is implemented from the first shots of "rumble” and applies a level of load limitation corresponding to just necessary to remove the phenomenon of "rumble” without requiring injection cuts.
  • the invention has the advantage of being inexpensive, since it can be integrated by software development in the engine computer without adding additional component.
  • the step of calculating the load limitation is carried out when a first shot appears
  • the step of applying the load limitation is performed after N hits detected as a function of a translation of the iso-probability curve at a point regime / load corresponding to the first detected shot.
  • the step of calculating the load limitation comprises:
  • the step of calculating the achievable minimum load drop requires the load limit to be less than a load made during a request for application of the load limit.
  • the step of calculating the maximum achievable reduction in load consists in determining a maximum variation in load drop that can not be exceeded during a request to apply the load limit for reasons for approval.
  • the step of calculating the minimum allowable load is to introduce a torque threshold below which it is not possible to go down. This is to avoid operating the heat engine in an insufficient load area, for example, to ensure a takeoff of the vehicle.
  • the arbitration step for determining the load limitation is carried out according to the following formula:
  • Lim_ChC MAX (S_min; MIN (Del_max; MAX (Del_min; C2)))
  • C2 is the load limitation based on the first shot
  • S_min is the minimum allowable load threshold.
  • MIN is the function that selects the minimum of two values
  • MAX is the function that selects the maximum from two values.
  • the invention also relates to an engine computer having a memory storing software instructions for the implementation of the combustion control method of a heat engine as previously defined.
  • the invention also relates to a heat engine comprising such a motor calculator.
  • the invention also relates to a vehicle equipped with such a motor.
  • FIG. 1 is a functional diagrammatic representation of a system according to the present invention implementing different types of actions to remedy abnormal "rumble" type combustion;
  • FIG. 2 is a schematic representation of the steps of the control method according to the present invention making it possible to obtain an immediate load drop of the heat engine following the detection of "rumble"shots;
  • Figure 3 is a schematic representation of an improved implementation of the immediate load limiting method of the heat engine according to the present invention;
  • FIG. 4 represents curves in a speed / load plane illustrating a basic implementation of the immediate load limiting method according to the present invention
  • Figures 5 to 8 show curves in a plan / load plan illustrating life situations in which the basic implementation of the immediate load limiting method according to the invention has drawbacks;
  • Figures 9 to 16 show curves in a plan / load plane illustrating life situations in which the improved implementation of the load limiting method according to the present invention overcomes the disadvantages of Figures 5 to 8.
  • FIG. 1 is a functional illustration of a system 10 implementing a thermal engine combustion control method that can equip a vehicle, this method making it possible to treat a so-called "rumble” phenomenon in which the air / fuel mixture is used. ignites at a different location from that initiated by the spark plug ordered. The mixture may ignite before the spark at the candle or after the candle spark (it is called “rumble” late). The "rumble” generates vibrations, called “rumble” 101 in the following description, associated with a thud in the combustion chamber constituting an inconvenience for the driver, with a high risk of engine failure. These vibrations have a frequency between 600 and 1200 Hz. These vibrations are transmitted from the combustion chamber to the rods and the crankshaft (unlike the rattling whose vibration in 5000Hz and 15000Hz is felt only in the combustion chamber) .
  • the phenomenon of "rumble” generally appears in a zone of engine speed of between 1000 and 3000 rev / min and with high air filling, for example following the actuation of a turbocharger.
  • the rumble 101 is detected by means of a sensor 100 mounted on the engine block. This sensor 100 is also used to detect engine rattling.
  • a preventive action 104 consisting of avoiding the appearance of "rumble” and actions 102, 103 of the curative type to treat the "rumble" following his appearance.
  • the preventive action 104 consists in particular in limiting the load Lim ChE motor according to a level of fouling of the combustion chamber.
  • curative type 102, 103 there is a set of curative actions 102, so-called immediate, and a set of curative actions 103 performed on a corresponding driving cycle ("driving-cycle" in English). to a series of one or more successive rollings without reinitialization of a motor ECU.
  • immediate curative actions 102 the time scales, in particular the duration of monitoring before activation of the curative action 102, are very short, of the order of a few Top Dead Center (or TDC) or even a few seconds.
  • the curative actions 103 carried out on a driving cycle the time scales, in particular the duration of monitoring before activation of the curative action 103, are longer than for the immediate curative actions 102, of the order of several minutes.
  • the curative actions 102, 103 may consist of a load limitation to bring the engine back to an operating point unfavorable filling the "rumble" (a few filling points at full atmospheric load).
  • the feeling for the driver varies from a feeling almost zero to a notable loss of performance.
  • the load limitation Lim ChR is applied temporarily when the causes of the "rumble” are reversible, for example in case of fouling of the combustion chamber, or permanently Lim Chl when the causes of the "rumble” are irreversible, for example when the engine part breaks.
  • a Lim ChC current load limitation having a fast effect is set with a limitation level exactly as necessary to eliminate the "rumble".
  • the load drop Lim ChC is determined from the use of iso-probability curve of appearance of the "rumble”.
  • Activating a specific fuel enrichment R_Spe can cool the air / fuel mixture. Indeed, according to a new enrichment instruction, fuel is added to the air / fuel mixture so as to cool the mixture. This has the effect of improving the thermal conditions in the combustion chamber to reduce the risk of occurrence of "rumble". This action R_Spe, quick to implement, has no feeling for the driver, except for a very small increase in fuel consumption.
  • injection patterns RJnj associated with specific advance settings allows to inject enough fuel into the cylinder to allow mixing with the air without the risk of causing self-ignition.
  • a portion of a quantity of fuel to be injected is injected during an engine cycle during an intake phase and the remaining portion of the quantity of fuel during a combustion phase. This RJnj action has no impact for the driver.
  • Injection cut CJnj can cut the fuel supply inside the combustion chamber of a cylinder in which the "rumble" appears. The combustion is not done anymore and the "rumble” stops. This CJnj action has the effect of causing a sensation of jerk for the driver and is therefore generally used as a last resort.
  • a method 106 limits the engine load as a function of a maximum ignition advance efficiency or a maximum ignition advance variation, referenced in both cases Lim Low, minimizing the risk of occurrence of rattling and the phenomenon of "rumble" while taking into account an octane fuel.
  • the method 106 also makes it possible to limit cliquetis Lim Cli.
  • the invention presents a method of immediate current load drop Lim ChC implemented by the system 10 and to protect the engine from the phenomenon of "rumble".
  • the immediate current load drop Lim ChC intervenes among the first curative actions before the CJnj injection cutoff.
  • the probability curve C1 of appearance of the "rumble” is calculated Cal_C1 by a mapping function of the engine speed R.
  • a" rumble "manager integrated for example in the engine ECU, sends a registration order Enr P of the point regime / load P.
  • the applicable load limit Lim ChC is then calculated via the module Cal_C2 by translation of the probability curve C1 of appearance of the "rumble” at the regimen point / load P recorded.
  • We then obtain a load limitation curve C2 (see Figure 4).
  • a parametric safety margin is applied and the calculation of this margin is achieved by a map based on engine R.
  • the control method thus allows a speed of intervention because Lim ChC load limitation occurs from the first shots of "rumble" 101. Its effect is immediate or almost immediate in the case of a short delay.
  • the level of load limitation being based on the first rumble 101 detected, it corresponds to the reality of the engine and is not parameterized in an excessively safe manner.
  • N th shot "rumble" 101 is located in an area less loaded than 1 shot representing the basis for calculating Cal_C2 of the load limiting curve C2.
  • the Lim ChC load limit is systematically above these operating points where the "rumble” has appeared, and does not prohibit the engine from exploiting a potential "rumble" zone.
  • the N th rumble 101 may be in an area very close to the minimum load. eligible.
  • the resulting Lim ChC load limit would bring the load below the minimum allowable level. This minimum load makes it possible for example to ensure the take-off of the vehicle when it is at a standstill.
  • the calculation of the limit load Lim ChCs is not based only on the point of speed / load P during the 1st shot "rumble" 101 but is also based on a current point in Lim ChC load reduction application by the rumble manager.
  • the determination of the applicable load limit Lim ChC comprises: a step of calculating the basic load limit Cal_C2 based on the curve of iso-likelihood curve C1 translated at the point of regime / charge P of appearance of the first shot,
  • a minimum delta load delta Del_min is introduced which the method must perform when the Lim ChC load limiting application is requested by the load handler. "rumble".
  • the presence of this minimum Del_min delta forces the load limit to be lower than that achieved during the application request. This is useful in case of increasing load so low or zero, or decreasing during the rise in speed R. In these cases, as described above, load limiting based on 1 hit "Rumble" would exceed 101 the load achieved during the application request. The delta of load drop Del_min would then be negative (because in the direction of the rise of load).
  • the maximum load is always the Del_Pre drop delta to C2 load limiting based on 1 hit "rumble" as illustrated in Figure 10. This part of the process can be inhibited by calibration.
  • the delta minimum delta is calculated by an indexed cartography under engine R mode.
  • a maximum delta of achievable load drop Del_max is introduced that can be realized by the process when the request for application of the load limitation Lim ChC by the manager of "rumble". Indeed, for reasons of approval, it is not permissible to lower the load too much. This is useful in the case of a strongly increasing load during engine R rise.
  • a maximum is taken into account between the Del_Pre pressure drop delta towards the C2 load limit. based on the first "rumble" 101 and the delta of maximum load Del_max, which in this case is the delta of maximum load drop Del_max, as is well represented in Figure 1 1.
  • the minimum will always be the Del_Pre load drop delta towards the C2 load limitation based on the first "rumble" stroke, as illustrated in FIG. 12. Moreover, this part of the process can be inhibited by calibration and the maximum delta Del_max is calculated by an indexed cartography under engine R mode.
  • a threshold S_min is introduced below which it is not possible to go down in order to avoid entering a zone of insufficient load (for takeoff for example).
  • This threshold S_min is calculated by a map indexed in engine R mode.
  • Lim_ChC MAX (S_min; MIN (Del_max; MAX (Del_min; C2)))
  • C2 is the load limit based on the first "rumble" stroke
  • S_min is the minimum allowable load threshold
  • MIN is the function that selects the minimum of two values
  • MAX is the function that selects the maximum from two values.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

L'invention porte principalement sur un procédé de contrôle de combustion d'un moteur thermique, caractérisé en ce que ledit procédé comporte: - une étape de détection de combustions anormales générant des vibrations dans un cylindre appelées "coups", lesdites vibrations ayant une fréquence comprise entre 600 Hz et 1200 Hz, - une étape de calcul d'une limitation de charge en fonction notamment, dans un plan régime/charge, d'une courbe d'iso-probabilité (C1) d'apparition de coups suite à ladite détection, et - une étape d'application de ladite limitation de charge de manière à faire fonctionner ledit moteur thermique dans le plan régime/charge à des points de fonctionnement minimisant le risque de voir apparaître des coups.

Description

PROCEDE DE CONTROLE DE COMBUSTION D'UN MOTEUR THERMIQUE PAR UN PROCEDE DE BAISSE DE CHARGE IMMEDIATE
[0001 ] La présente invention porte sur un procédé de contrôle de combustion d'un moteur thermique par un procédé de baisse de charge immédiate. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, dans le domaine des véhicules automobiles équipés d'un moteur thermique de type essence.
[0002] Les normes antipollution et le souhait de limiter au maximum la consommation des moteurs thermique amènent les constructeurs automobiles à produire des moteurs thermiques à faible cylindrée avec un nombre de cylindres en diminution (tendance dite de "downsizing" en anglais). Aussi, pour conserver un niveau de performance équivalent à celui d'un moteur à plus forte cylindrée, le moteur doit fonctionner sur des points de fonctionnement à fort taux de remplissage en air dans les cylindres.
[0003] Cela est favorable à l'apparition de combustions anormales pour lesquelles le mélange air/carburant s'enflamme à un endroit différent de celui initié par la bougie d'allumage commandée. Le mélange peut s'enflammer avant l'étincelle à la bougie (on parle alors de "rumble" en anglais) ou après l'étincelle à la bougie (on parle alors de "rumble" tardif). De plus, ce type de combustion anormale a la faculté de s'auto-entretenir, c'est-à-dire qu'en cas d'apparition de "rumble" sur un cylindre au cours d'un cycle moteur, le cycle suivant risque aussi de voir le même phénomène. [0004] Le "rumble" génère des vibrations appelées "coups" de rumble dans la suite de la description associés à un bruit sourd dans la chambre de combustion constituant un désagrément pour le conducteur, avec un risque élevé de casse moteur. Ces vibrations présentent une fréquence comprise entre 600 Hz et 1200 Hz. Ces vibrations sont transmises de la chambre de combustion jusqu'aux bielles et au vilebrequin (contrairement au cliquetis dont la vibration comprise en 5000 Hz et 15000 Hz ne se ressent que dans la chambre de combustion). Le "rumble" est causé par une augmentation de pression dans la chambre de combustion, ainsi qu'un allumage trop anticipé ou de multiples points chauds dans la chambre de combustion.
[0005] Un procédé de traitement curatif existe ayant pour objectif de faire disparaître le phénomène de "rumble" lorsque celui-ci apparaît. [0006] Ce procédé consiste à détecter les combustions anormales via un accéléromètre placé sur le bloc moteur, puis à couper l'injection sur les cylindres concernés pour supprimer le "rumble". Dans le cas où le "rumble" persiste, le procédé applique une limitation de charge sur un cycle de conduite sur l'ensemble du champ moteur. [0007] La limitation de charge sur un cycle de conduite, réalisée lors d'une série d'un ou plusieurs roulages successifs sans réinitialisation de calculateur moteur (ou "driving-cycle" en anglais), est une limitation de charge dont l'objectif est la disparition du phénomène de "rumble" ayant pour origine des causes réversibles, par exemple dans le cas d'un encrassement de la chambre de combustion, et/ou irréversibles, par exemple lors d'une casse de pièce moteur. La limitation de charge est basée sur un compteur de coups de "rumble" à dynamique lente (plusieurs minutes voire plusieurs roulages) et cette limitation de charge est calculée par une cartographie calibrée en fonction d'un nombre de coupures d'injection réalisées.
[0008] Toutefois, la limitation de charge réalisée sur un cycle de conduite présente plusieurs inconvénients. Notamment, son action n'est pas immédiate puisqu'elle est basée sur un compteur de coups de "rumble" à dynamique lente. En outre, le niveau de limitation de charge est fonction du nombre de coupures d'injection, ce qui n'est pas toujours représentative du nombre de coups de "rumble" subis. Ce niveau de limitation n'est donc pas adapté au juste nécessaire. Par ailleurs, en intervenant en tant que deuxième action curative de "rumble", ces limitations de charge ont une efficacité réduite dans la mesure où la première action curative (la coupure d'injection) est efficace pour faire disparaître le "rumble", bien que posant un problème de ressenti pour le conducteur (à-coups, bruit).
[0009] L'invention vise à remédier efficacement à ces inconvénients en proposant un procédé de contrôle de combustion d'un moteur thermique, caractérisé en ce que le procédé comporte:
- une étape de détection de combustions anormales générant des vibrations dans un cylindre appelées "coups", les vibrations ayant une fréquence comprise entre 600 Hz et 1200 Hz,
- une étape de calcul d'une limitation de charge en fonction notamment, dans un plan régime/charge, d'une courbe d'iso-probabilité d'apparition de coups suite à la détection, courbe calibrée de sorte que la probabilité d'apparition de coups soit nulle ou très proche de zéro, et - une étape d'application de la limitation de charge de manière à faire fonctionner le moteur thermique dans le plan régime/charge à des points de fonctionnement minimisant le risque de voir apparaître des coups.
[0010] L'invention permet ainsi une élimination rapide des combustions anormales dans le moteur thermique sans détériorer l'agrément de conduite, dans la mesure où l'invention est mise en œuvre dès les premiers coups de "rumble" et applique un niveau de limitation de charge correspondant au juste nécessaire pour faire disparaître le phénomène de "rumble" sans nécessiter de coupures d'injection. En outre, l'invention présente l'avantage d'être peu onéreuse, étant donné qu'elle peut être intégrée par développement logiciel dans le calculateur moteur sans ajout de composant supplémentaire.
[001 1 ] Selon une mise en œuvre:
- l'étape de calcul de la limitation de charge est réalisée lorsqu'apparaît un premier coup, et
- l'étape d'application de la limitation de charge est réalisée après N coup détectés en fonction d'une translation de la courbe d'iso-probabilité au niveau d'un point régime/charge correspondant au premier coup détecté.
[0012] Selon une mise en œuvre, l'étape de calcul de la limitation de charge comporte:
- une étape de calcul d'une limitation de charge de base à partir d'une courbe d'iso- probabilité d'apparition de coups translatée au niveau d'un point régime/charge d'apparition du premier coup,
- une étape de calcul d'une baisse de charge minimum réalisable,
- une étape de calcul d'une baisse de charge maximum réalisable,
- une étape de calcul d'une charge minimum admissible, et
- une étape d'arbitrage entre la charge minimum admissible et les baisses de charge minimum et maximum précédemment calculées.
[0013] Selon une mise en œuvre, l'étape de calcul de la baisse de charge minimum réalisable oblige la limitation de charge à être inférieure à une charge réalisée lors d'une demande d'application de la limitation de charge.
[0014] Selon une mise en œuvre, l'étape de calcul de la baisse de charge maximum réalisable consiste à déterminer une variation maximum de baisse de charge ne pouvant pas être dépassée lors d'une demande d'application de la limitation de charge pour des raisons d'agrément. [0015] Selon une mise en œuvre, l'étape de calcul de la charge minimum admissible consiste à introduire un seuil de couple en dessous duquel il n'est pas possible de descendre. Cela vise à éviter de faire fonctionner le moteur thermique dans une zone de charge insuffisante ne permettant par exemple pas d'assurer un décollage du véhicule. [0016] Selon une mise en œuvre, l'étape d'arbitrage pour déterminer la limitation de charge est réalisée suivant la formule suivante:
Lim_ChC = MAX (S_min ; MIN(Del_max ;MAX(Del_min ; C2)))
Où:
C2 est la limitation de charge basée sur le premier coup,
Del_min est le delta de baisse de charge minimum réalisable,
Del_max est le delta de baisse de charge maximum réalisable,
S_min est le seuil de charge minimum admissible.
MIN est la fonction sélectionnant le minimum parmi deux valeurs,
MAX est la fonction sélectionnant le maximum parmi deux valeurs. [0017] L'invention a également pour objet un calculateur moteur comportant une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en œuvre du procédé de contrôle de combustion d'un moteur thermique tel que précédemment défini.
[0018] L'invention a également pour objet un moteur thermique comprenant un tel calculateur moteur. [0019] L'invention a également pour objet un véhicule équipé d'un tel moteur.
[0020] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention.
[0021 ] La figure 1 est une représentation schématique fonctionnelle d'un système selon la présente invention mettant en œuvre différents types d'actions pour remédier aux combustions anormales de type "rumble";
[0022] La figure 2 est une représentation schématique des étapes du procédé de contrôle selon la présente invention permettant d'obtenir une baisse de charge immédiate du moteur thermique suite à la détection de coups de "rumble"; [0023] La figure 3 est une représentation schématique d'une mise en œuvre améliorée du procédé de limitation de charge immédiate du moteur thermique selon la présente invention;
[0024] La figure 4 représente des courbes dans un plan régime/charge illustrant une mise en œuvre de base du procédé de limitation de charge immédiate selon la présente invention;
[0025] La figure 5 à 8 représentent des courbes dans un plan régime/charge illustrant des situations de vie dans lesquelles la mise en œuvre de base du procédé de limitation de charge immédiate selon l'invention présente des inconvénients; [0026] Les figures 9 à 16 représentent des courbes dans un plan régime/charge illustrant des situations de vie dans lesquelles la mise en œuvre améliorée du procédé de limitation de charge selon la présente invention permet de remédier aux inconvénients des figures 5 à 8.
[0027] La figure 1 illustre de façon fonctionnelle un système 10 mettant en œuvre un procédé de contrôle de combustion de moteur thermique pouvant équiper un véhicule, ce procédé permettant de traiter un phénomène dit de "rumble" où le mélange air/carburant s'enflamme à un endroit différent de celui initié par la bougie d'allumage commandée. Le mélange peut s'enflammer avant l'étincelle à la bougie ou après l'étincelle à la bougie (on parle alors de "rumble" tardif). [0028] Le "rumble" génère des vibrations, appelées coups de "rumble" 101 dans la suite de la description, associés à un bruit sourd dans la chambre de combustion constituant un désagrément pour le conducteur, avec un risque élevé de casse moteur. Ces vibrations présentent une fréquence comprise entre 600 et 1200 Hz. Ces vibrations sont transmises de la chambre de combustion jusqu'aux bielles et au vilebrequin (contrairement au cliquetis dont la vibration comprise en 5000Hz et 15000Hz ne se ressent que dans la chambre de combustion).
[0029] Le phénomène de "rumble" apparaît généralement dans une zone de régime moteur comprise entre 1000 et 3000 tours/min et à fort remplissage en air, par exemple suite à l'actionnement d'un turbocompresseur. [0030] Les coups de "rumble" 101 sont détectés au moyen d'un capteur 100 monté sur le bloc moteur. Ce capteur 100 est également utilisé pour détecter le cliquetis du moteur. [0031 ] Parmi des actions susceptibles d'être mise en œuvre, on distingue une action 104 de type préventive consistant à éviter l'apparition du" rumble" et des actions 102, 103 de type curatives visant à traiter le "rumble" suite à son apparition.
[0032] L'action préventive 104 consiste notamment à limiter la charge du moteur Lim ChE en fonction d'un niveau d'encrassement de la chambre de combustion.
[0033] Parmi les actions de type curatives 102, 103, on distingue un ensemble d'actions curatives 102, dites immédiates, et un ensemble d'actions curatives 103 réalisées sur un cycle de conduite ("driving-cycle" en anglais) correspondant à une série d'un ou plusieurs roulages successifs sans réinitialisation d'un calculateur moteur. Pour les actions curatives immédiates 102, les échelles de temps, notamment la durée de surveillance avant activation de l'action curative 102, sont très courtes, de l'ordre de quelques Point Mort Haut (ou PMH) voire quelques secondes. Pour les actions curatives 103 réalisées sur un cycle de conduite, les échelles de temps, notamment la durée de surveillance avant activation de l'action curative 103, sont plus longues que pour les actions curatives immédiates 102, de l'ordre de plusieurs minutes.
[0034] Les actions curatives 102, 103 pourront consister en une limitation de charge permettant de ramener le moteur thermique à un point de fonctionnement en remplissage défavorable au "rumble" (de quelques points de remplissage à la pleine charge atmosphérique). Le ressenti pour le conducteur varie alors d'un ressenti quasi-nul à une perte de performance notable. Dans le cas des actions curatives 103 réalisées sur un cycle de conduite, la limitation de charge Lim ChR est appliquée de manière temporaire lorsque les causes du "rumble" sont réversibles, par exemple en cas d'encrassement de la chambre de combustion, ou alors de manière permanente Lim Chl lorsque les causes du "rumble" sont irréversibles, par exemple lors de la casse de pièce moteur. Dans le cas des actions curatives immédiates 102, on configure une limitation de charge courante Lim ChC ayant un effet rapide avec un niveau de limitation situé au juste nécessaire pour faire disparaître le "rumble". A cet effet, la baisse de charge Lim ChC est déterminée à partir de l'utilisation de courbe d'iso-probabilité d'apparition du "rumble".
[0035] L'activation d'un enrichissement spécifique en carburant R_Spe permet de refroidir le mélange air/carburant. En effet, suivant une nouvelle consigne d'enrichissement, on ajoute du carburant dans le mélange air/carburant de manière à refroidir ce mélange. Cela a pour effet d'améliorer les conditions thermiques dans la chambre de combustion pour diminuer les risques d'apparition du "rumble". Cette action R_Spe, rapide à mettre en œuvre, ne présente aucun ressenti pour le conducteur, excepté une augmentation très faible de sa consommation en carburant.
[0036] La modification de schémas d'injection RJnj associés à des réglages d'avances spécifiques permet d'injecter suffisamment de carburant dans le cylindre pour permettre un mélange avec l'air sans toutefois risquer de provoquer une auto-inflammation. Ainsi, on injecte une partie d'une quantité de carburant à injecter au cours d'un cycle moteur lors d'une phase d'admission et la partie restante de la quantité de carburant lors d'une phase de combustion. Cette action RJnj ne présente aucun impact pour le conducteur.
[0037] La coupure d'injection CJnj permet de couper l'arrivée de carburant à l'intérieur de la chambre de combustion d'un cylindre dans lequel apparaît le "rumble". La combustion ne se fait donc plus et le "rumble" cesse. Cette action CJnj a pour conséquence de provoquer une sensation d'à-coup pour le conducteur et est donc généralement mise en œuvre en dernier recours.
[0038] Un procédé 106 permet de limiter la charge du moteur en fonction d'un rendement d'avance à l'allumage maximale ou d'une variation d'avance à l'allumage maximale, référencé dans les deux cas Lim Low, minimisant le risque d'apparition de cliquetis et du phénomène de "rumble" tout en tenant compte d'un indice d'octane du carburant. Le procédé 106 permet également de réalisé une limitation du cliquetis Lim Cli.
[0039] L'invention présente un procédé de baisse de charge courante immédiate Lim ChC mise en œuvre par le système 10 et visant à protéger le moteur thermique du phénomène de "rumble". La baisse de charge courante immédiate Lim ChC intervient parmi les premières actions curatives avant la coupure d'injection CJnj.
[0040] Ce procédé de baisse de charge courante immédiate Lim ChC repose sur la notion de courbe d'iso-probabilité C1 d'apparition de coups de "rumble" 101 dans le plan régime/charge (avec R pour le régime et Ch pour la charge - cf. figure 4). En repérant un point de régime/charge P exploité lors d'un premier coup de "rumble" 101 , on applique une limitation de charge cohérente avec cette courbe d'iso-probabilité C1 de "rumble". Son action est immédiate et le niveau de limitation de charge est au juste nécessaire pour faire disparaître le "rumble". En-deçà de la courbe C1 , la probabilité d'apparition du "rumble" est nulle, ou très proche de zéro (inférieur à 5%). Cela dépend de la manière de calibrer cette courbe C1 , et donc de l'acceptabilité de voir apparaître du "rumble". [0041 ] Plus précisément, comme cela est illustré sur la figure 2, la courbe d'iso- probabilité C1 d'apparition du "rumble" est calculée Cal_C1 par une cartographie fonction du régime moteur R. Lorsqu'un premier coup de "rumble" 101 est décompté par le capteur 100, un gestionnaire de "rumble", intégré par exemple dans le calculateur moteur, émet un ordre d'enregistrement Enr P du point régime/charge P. La limitation de charge applicable Lim ChC est alors calculée via le module Cal_C2 par translation de la courbe d'iso- probabilité C1 d'apparition du "rumble" au niveau du point régime/charge P enregistré. On obtient alors une courbe de limitation de charge C2 (cf. figure 4). Une marge de sécurité paramétrable est appliquée et le calcul de cette marge est réalisé par une cartographie fonction du régime moteur R.
[0042] Lorsqu'un Neme coup de "rumble" 101 apparaît, le gestionnaire de "rumble" émet un ordre d'application de la limitation de charge Lim ChC. Une temporisation est applicable entre l'émission de l'ordre d'application et la réalisation de l'action. Cette temporisation est paramétrable, et peut être nulle. Lorsque le gestionnaire de "rumble" émet un ordre d'annulation de la limitation de charge Lim ChC, le niveau de charge maximal revient à son niveau nominal de manière progressive, par exemple suivant une pente linéaire. Une temporisation est applicable entre l'émission de l'ordre d'annulation et la réalisation de l'annulation, et cette temporisation paramétrable peut être nulle.
[0043] Le procédé de contrôle permet ainsi une rapidité de l'intervention car cette limitation de charge Lim ChC intervient dès les premiers coups de "rumble" 101 . Son effet est immédiat ou quasiment immédiat dans le cas d'une temporisation courte. Le niveau de limitation de charge étant basé sur le premier coup de "rumble" 101 détecté, il correspond à la réalité du moteur et n'est pas paramétré de manière excessivement sécuritaire.
[0044] Le mode de mise en œuvre du procédé selon les figures 2 et 4 fonctionne correctement lorsque le "rumble" apparaît dans une situation d'accélération moyenne du moteur thermique. Toutefois, dans le cas d'une situation d'accélération faible ou nulle, d'une situation de charge décroissante lors de la montée en régime R (par exemple, descente de col), ou dans le cas d'une situation de très forte accélération, le procédé précédemment décrit présente des inconvénients. [0045] Ainsi, lorsque la variation de la charge Ch sur la plage de régime R considérée est inférieure à la variation de la courbe d'iso-probabilité C1 d'apparition du "rumble" sur la même plage de régime R, la courbe de limitation de charge C2 obtenue ne permet pas d'interdire au conducteur de retourner dans la zone de "rumble" potentiel. En effet, comme cela est représenté sur la figure 5, les 3eme et 4eme coups de "rumble", représentés par des étoiles, se trouvent dans une zone que la limitation de charge n'interdit pas d'exploiter.
[0046] Comme cela est représenté sur la figure 6, lorsque la charge Ch décroit pendant la montée en régime R, le Neme coup de "rumble" 101 se trouve dans une zone moins chargée que le 1 er coup représentant la base de calcul Cal_C2 de la courbe de limitation de charge C2. Ainsi, la limitation de charge Lim ChC se retrouve systématiquement au- dessus de ces points de fonctionnement où le "rumble" est apparu, et n'interdit pas au moteur d'exploiter une zone de "rumble" potentiel.
[0047] Comme cela est représenté sur la figure 7, lorsque la charge Ch augmente très fortement pendant la montée en régime R, le Neme coup de "rumble" 101 se trouve dans une zone très éloignée de la courbe de limitation de charge C2. Lorsque la demande de limitation de charge Lim ChC est émise par le gestionnaire de "rumble", la baisse de charge est trop importante (ressentie par le conducteur).
[0048] Comme cela est représenté sur la figure 8, lorsque la charge Ch est très basse au moment de la demande de baisse de charge, le Neme coup de "rumble" 101 peut se trouver dans une zone très proche de la charge minimum admissible. La limitation de charge Lim ChC qui s'en suit amènerait la charge sous le niveau minimum admissible. Cette charge minimum permet par exemple d'assurer le décollage du véhicule lorsque celui-ci est à l'arrêt. [0049] A cet effet, le calcul de la limitation de de charge Lim ChC ne se base pas uniquement sur le point de régime/charge P lors du 1 er coup de "rumble" 101 mais se base également sur un point courant lors de la demande d'application de baisse de charge Lim ChC par le gestionnaire de "rumble".
[0050] L'introduction de nouvelles fonctionnalités dans le procédé de baisse de charge courante immédiate Lim ChC permet un calcul cohérent de la limitation de charge applicable Lim ChC de manière à protéger le moteur thermique dans toutes les phases de vie du moteur thermique. Pour les cas évoqués précédemment, le procédé de baisse de charge courante immédiate Lim ChC mise en œuvre par un procédé de contrôle amélioré comportant en outre une série de fonctionnalités dont l'ensemble assure la gestion des limitations de charge dans toutes les phases de vie du moteur thermique. Pour cela, la détermination de la limitation de charge applicable Lim ChC, basée sur le diagramme de la figure 3 comporte: - une étape de calcul de la limitation de charge Cal_C2 de base à partir de la courbe d'iso- probabilité C1 d'apparition de coups translatée au niveau du point régime/charge P d'apparition du premier coup,
- une étape de calcul d'une baisse de charge minimum réalisable Cal_min,
- une étape de calcul d'une baisse de charge maximum réalisable Cal_max,
- une étape de calcul d'une charge minimum admissible Cal_S_min, et
- une étape d'arbitrage entre la charge minimum admissible et les baisses de charge minimum et maximum précédemment calculées.
[0051 ] Dans le cas du calcul de la baisse de charge minimum réalisable Cal_min, on introduit un delta minimum de baisse de charge Del_min que doit réaliser le procédé lors de la demande d'application de la limitation de charge Lim ChC par le gestionnaire de "rumble". La présence de ce delta minimum Del_min oblige la limite de charge à être inférieure à celle réalisée lors de la demande d'application. Cela est utile dans les cas de charge croissant de manière faible ou nulle, ou décroissant pendant la montée en régime R. Dans ces cas, comme décrit précédemment, la limitation de charge basée sur le 1 er coup de "rumble" 101 serait supérieure à la charge réalisée lors de la demande d'application. Le delta de baisse de charge Del_min serait alors négatif (car dans le sens de la montée de charge). On prend alors en compte un maximum entre le delta de baisse de charge Del_Pre vers la limitation de charge C2 basée sur le 1 er coup de "rumble" 101 et le delta de baisse de charge minimum Del_min, qui dans ce cas est le delta de baisse de charge minimum Del_min, comme cela est bien représenté sur la figure 9.
[0052] Dans le cas nominal d'une croissance de charge modérée pendant la montée en régime R, le maximum sera toujours le delta de baisse de charge Del_Pre vers la limitation de charge C2 basée sur le 1 er coup de "rumble", comme illustré sur la figure 10. Cette partie du procédé peut être inhibée par calibration. Le delta minimum Del_min est calculé par une cartographie indexée en régime moteur R.
[0053] Dans le cas du calcul de la baisse de charge maximum réalisable Cal_max, on introduit un delta maximum de baisse de charge réalisable Del_max que peut réaliser le procédé lors de la demande d'application de la limitation de charge Lim ChC par le gestionnaire de "rumble". En effet, pour des raisons d'agrément, il n'est pas admissible d'abaisser la charge de manière trop importante. Cela est utile dans les cas de charge fortement croissante pendant la montée en régime moteur R. On prend en compte un maximum entre le delta de baisse de charge Del_Pre vers la limitation de charge C2 basée sur le 1 er coup de "rumble" 101 et le delta de baisse de charge maximum Del_max, qui dans ce cas est le delta de baisse de charge maximum Del_max, comme cela est bien représenté sur la figure 1 1 .
[0054] Dans le cas nominal d'une croissance de charge modérée pendant la montée en régime R, le minimum sera toujours le delta de baisse de charge Del_Pre vers la limitation de charge C2 basée sur le 1 er coup de "rumble", comme illustré sur la figure 12. De plus, cette partie du procédé peut être inhibée par calibration et le delta maximum Del_max est calculé par une cartographie indexée en régime moteur R.
[0055] Dans le cas du calcul de la charge minimum admissible Cal_S_min, on introduit un seuil S_min en dessous duquel il n'est pas possible de descendre afin d'éviter d'entrer dans une zone de charge insuffisante (pour le décollage par exemple). Ce seuil S_min est calculé par une cartographie indexée en régime moteur R.
[0056] L'arbitrage entre la courbe de limitation de charge C2, le delta de baisse de charge maximum Del_max, le delta de baisse de charge minimum Del_min, et la charge minimum admissible Cal_S_min précédemment décrits permet de déterminer la limitation de charge Lim ChC à appliquer au moteur thermique. Ainsi, la détermination de la limitation de charge Lim ChC est réalisée suivant la formule suivante:
Lim_ChC = MAX (S_min ; MIN(Del_max ;MAX(Del_min ; C2)))
Où:
C2 est la limitation de charge basée sur le 1 er coup de "rumble",
Del_min est le delta de baisse de charge minimum réalisable,
Del_max est le delta de baisse de charge maximum réalisable,
S_min est le seuil de charge minimum admissible,
MIN est la fonction sélectionnant le minimum parmi deux valeurs,
MAX est la fonction sélectionnant le maximum parmi deux valeurs.
[0057] Cet arbitrage permet d'assurer la protection du moteur thermique dans toutes les phases de vie. Ainsi, dans un cas nominal, la courbe C2 basée sur le 1 er coup de "rumble" 101 est appliquée, comme cela est bien représenté sur la figure 13, et en cas de charge croissant de manière faible/nulle ou décroissante, la courbe de delta minimum Del_min est appliquée, comme cela est bien visible sur les figures 14 et 15. En outre, en cas de charge fortement croissante, la courbe de delta maximum Del_max est appliquée, comme cela est bien visible sur la figure 16.

Claims

Revendications :
1 . Procédé de contrôle de combustion d'un moteur thermique, caractérisé en ce que ledit procédé comporte:
- une étape de détection de combustions anormales générant des vibrations dans un cylindre appelées "coups" (101 ), lesdites vibrations ayant une fréquence comprise entre 600Hz et 1200Hz,
- une étape de calcul d'une limitation de charge (Lim ChC) en fonction notamment, dans un plan régime/charge, d'une courbe d'iso-probabilité (C1 ) d'apparition de coups suite à ladite détection, courbe calibrée de sorte que la probabilité d'apparition de coups soit nulle ou très proche de zéro, et
- une étape d'application de ladite limitation de charge (Lim ChC) de manière à faire fonctionner ledit moteur thermique dans le plan régime/charge à des points de fonctionnement minimisant le risque de voir apparaître des coups.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que:
- l'étape de calcul de la limitation de charge est réalisée lorsqu'apparaît un premier coup (101 ), et
- l'étape d'application de ladite limitation de charge (Lim ChC) est réalisée après N coup détectés en fonction d'une translation de la courbe d'iso-probabilité (C1 ) au niveau d'un point régime/charge (P) correspondant au premier coup détecté.
3. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'étape de calcul de la limitation de charge (Lim ChC) comporte:
- une étape de calcul (Cal_C2) d'une limitation de charge de base à partir d'une courbe d'iso-probabilité (C1 ) d'apparition de coups translatée au niveau d'un point régime/charge (P) d'apparition du premier coup,
- une étape de calcul (Cal_min) d'une baisse de charge minimum réalisable,
- une étape de calcul (Cal_max) d'une baisse de charge maximum réalisable,
- une étape de calcul (Cal_S_min) d'une charge minimum admissible, et
- une étape d'arbitrage entre la charge minimum admissible et les baisses de charge minimum et maximum précédemment calculées.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'étape de calcul (Cal_min) de la baisse de charge minimum réalisable oblige la limitation de charge (Lim ChC) à être inférieure à une charge réalisée lors d'une demande d'application de ladite limitation de charge (Lim ChC).
5. Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que l'étape de calcul (Cal_max) de la baisse de charge maximum réalisable consiste à déterminer une variation maximum de baisse de charge ne pouvant pas être dépassée lors d'une demande d'application de la limitation de charge (Lim ChC) pour des raisons d'agrément.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que l'étape de calcul (Cal_S_min) de la charge minimum admissible consiste à introduire un seuil (S_min) de couple en dessous duquel il n'est pas possible de descendre.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que l'étape d'arbitrage pour déterminer ladite limitation de charge (Lim ChC) est réalisée suivant la formule suivante:
Lim_ChC = MAX (S_min ; MIN(Del_max ;MAX(Del_min ; C2))) Où:
C2 est la limitation de charge basée sur le premier coup,
Del_min est le delta de baisse de charge minimum réalisable,
Del_max est le delta de baisse de charge maximum réalisable,
S_min est le seuil de charge minimum admissible,
MIN est la fonction sélectionnant le minimum parmi deux valeurs,
MAX est la fonction sélectionnant le maximum parmi deux valeurs.
8. Calculateur moteur comportant une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en œuvre du procédé de contrôle de combustion d'un moteur thermique tel que défini selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.
9. Moteur thermique comprenant un calculateur moteur selon la revendication 8.
10. Véhicule équipé d'un moteur thermique selon la revendication 9.
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