Brevet FR2468113A1 — publié le 19810430

2-2468113 L'invention part d'un dispositif pour détecter les vibrations intervenant lors du cognement d'un moteur à com- bustion interne, dispositif comportant un détecteur détectant les vibrations et un circuit d'exploitation traitant les signaux de ce détecteur. Le cognement indésirable, intervenant dans certaines conditions, d'un moteur à combustion interne, est détecté à l'aide de détecteurs qui enregistrent les vibrations sur des parties du moteur. Comme détecteurs on utilise des cap- teurs de pression, d'effort ou d'accélération. Le signal délivré par le détecteur de cognement est la plupart du temps affecté d'un bruit de fond provoqué par le bruit du fond du moteur, intervenant au cours du fonctionnement normal du moteur sans cognement. Ce bruit de fond se modifie en général en fonction directe de la vitesse du moteur et de la charge de celui-ci. Le signal utile d'une fréquence déterminée intervenant unique- ment lors d'une combustion avec cognement d[oit être identifié de ce bruit de fond de façon claire et certaine à l'aide d'un circuit d'exploitation. Un tel dispositif est connu par le document DE-AS 24 45 67, dans lequel on soustrait du signal global délivré par un transducteur de mesure et qui englobe aussi bien le cognement que le bruit de fond, un signal de correction qui correspond à l'intensité moyenne du bruit de fond avant le début du cognement. Ce signal de correction est alors obtenu par formation d'une valeur moyenne sur un très long intervalle de temps, si bien que des erreurs dues à des fluc- tuations momentanées ne peuvent pas intervenir. Dans le docu- ment US-PS 3 822 583 il est décrit un procédé et un dispositif pour la mesure du cognement dans un moteur à combustion interne et pour déterminer le nombre d'octane. Les signaux du détecteur de ce dispositif, provoqués par le bruit de fond du moteur et par les bruits de cognement, sont filtrés dans la gamme de fré- quences préférentielle du cognement et amplifiés. Les signaux du moteur, y compris les signaux de cognement, sont comparés avec le niveau de bruit de fond moyen, la différence positive étant intégrée et utilisée comme signal de régulation pour la commande de l'instant d'allumage. Tous ces dispositifs présen- tent l'inconvénient commun que la défaillance d'un détecteur de cognement ne peut pas être identifié. Dans le cas d'une telle défaillance du détecteur, des signaux comparables à ceux 1 _ 2 - 2468113 d'un moteur ne cognant pas peuvent ttre délivrés. Yne régula- tion pourrait alors faire fonctionner le moteur de façon pro- longée en régime de cognement. L'invention a pour but de remédier à cet in- convénient et concerne à cet effet un dispositif du type initia- lement mentionné, dispositif caractérisé en ce que le circuit d'exploitation comporte des moyens pour identifier une défail- lance du détecteur. le dispositif conforme à l'invention défini ci-dessus, présente par rapport aux solutions connues l'avanta- ge que la défaillance d'un détecteur peut être identifiée, D'autres caractéristiques de l'invention per- mettent d'envisager d'autres formes avantageuses et des amélio- rations du dispositif défini ci-dessus. L'invention va 8tre décrite plus en détail en se référant à différents exemples de réalisation assurant une identification active et une identification passive de la sélec- tivité du détecteur, exemples de réalisation représentés sur les dessins ci-joints, dans lesquels: - la figure 1 ainsi que les figures 3 à 5 montrent différents exemples de réalisation du dispositif confor- me à l'invention, - la figure 2 montre l'évolution dans le temps de la pression dans le cylindre, de la phase de mesure, de la phase de contrÈle et de la phase d'extinction de l'élément de mémorisation dans le cas de l'exemple de réalisation selon la figure 1. Dans le cas de l'exemple de réalisation repré- senté sur la figure 1, un détecteur de cognement 1, qui peut revêtir la forne d'un capteur piézo-électrique d'effort, de pres- sion ou d'accélération# ou bien d'un oscillateur de flexion, est relié avec un circuit 2 de traitement de signaux. Ce circuit 2 de traitement de signaux peut par exemple comporter un filtre, un redresseur et un intégrateur, La sortie du circuit 2 de traitement de signaux est appliquée par l'intermédiaire d'un commutateur 3 qui assure la liaison à l'état de repos, à l'en- trée positive d'un comparateur 4. En outre, la sortie du détec- teur de cognement 1 est raccordée par l'intermédiaire d'un au- tre commutateur 5, à l'état ouvert en position de repos, à un circuit de formation de seuil 6, qui comporte par exemple un 2,- redresseur et un filtre passe-bas avec une grande constante de temps. Le circuit 6 pour la formation de seuil est relié par l'intermédiaire d'un élément de mémorisation 7 qui dans le cas le plus simple revêt la forme d'un condensateur, et par un commutateur 8 se trouvant à l'état de repos, avec l'entrée in- versante du comparateur 4 et avec l'entrée non inversante d'un autre comparateur 9. Après commutation du commutateur 8, l'élé- ment de mémorisation est relié à la masse pour être déchargé. A l'entrée inversante du second comparateur 9, est appliquée une tension servant de niveau maximal. Cette tension peut, dans le cas le plus simple, être délivrée par une source de tension continue 10. Après la commutation du commutateur 3, il est ap- pliqué à l'entrée non inversante du comparateur 4, une tension servant de niveau minimal et qui dans le cas le plus simple, est délivrée par une seconde source de tension continue 11. En outre, il est prévu un circuit de commande 12 commandant les commutateurs 3, 5 et 8. De circuit de commande 12 délivre les temps de porte correspondanuta la phase de mesure, à la phase de contr8le et à la décharge de l'élément de mémorisation 7. La sortie 13 du circuit de commande 12 est reliée ai commuta- teurs 3 et 5, la sortie 14 est reliée au commutateur 8. Un cir- cuit de commande correspondant synchrone en vitesse de rotation est décrit dans la demande de brevet allemand P 29 18 420.1. Les sorties des comparateurs 4 et 9 sont appliquées aux deux entrées d'une porte OU 15. En outre, la sortie du comparateur 4 est reliée avec la première entrée d'une première porte ET 16. A la seconde sortie, inversante, de la première porte ET 16, est appliquée la sortie 13 du circuit de commande 12, qui est en outre reliée avec l'ume des entrées d'une seconde porte ET 17. La sortie 14 du circuit de commande 12 est raccordée à l'entrée inversante de la seconde porte ET 17. Les sorties de la seconde porte ET et de la porte OU sont branchées sur une troisième porte ET 18 à la sortie 19 de laquelle peut être dé- livré le signal pour une défaillance possible du détecteur de cognement 1o A la sortie 20 de la première porte ET 16 peut être prélevé le signal cognement oui/non. Le mode de fonctionnement de l'exemple de réa- lisation selon la figure 1 va être décrit à l'aide du diagramme de la figure 2. La figure 2a montre l'évolution de la pression 4- dans le cylindre d 'um mot.eurz à quatre temps en fonction de l'an- gle de réglage de l'allumage ou bien de l'angle du vilebrequin. L'instant, d'allmage du mélange comprimé carburant/air est indi- aué au point 21. La pression dans le cylindre du moteur à combus- tion interne s'élève enslite, atteint un maximum et après ce maximum interviennent des sau.élévations de la pression qui se caractérisent par des vibrations de cognement. Dans la zone dé- signée par 22 définie comme étant la phase de mesure, les vibra- tions de cognement doivent être détectées. Dans la zone 23, la phase de contrôle, la défaillance du détecteur de cognement 1 peut être testée. Pendant la phase de contrdle 23 la sortie 13 du circuit de commande 12 est à un potentiel positif qui défi- nit l'état HAUT et qui dans la logique positive qui sera utilisée ici est désigné par 1. De ce fait, les commutateurs 3 et 5 sont commutés, c'est-à-dire que le détecteur de cognement 1 est di- rectement relié avec le circuit 6 pour la formation de seuil et le générateur 11 de tension continue est relié avec l'entrée positive du comparateur 4. Les signaux du détecteur cognement 1 provoqués par le bruit de fond du moteur, parviennent, par l'intermédiaire du circuit 6 pour la formation de seuil et par l'intermédiaire de l'élément de mémorisation 7, directement aux comparateurs 4 et 9. Simultanément, ils sont emmagasinés dans l'élément de mémorisation 7. A la seconde entrée du comparateur 4, est appliquée, par l'intermédiaire du commutateur 3, une tension représentant le niveau minimal, tandis qutà la seconde entrée du comparateur 9 est appliquée une tension indiquant le niveau maximal. Les valeurs limites (niveau minimal et niveau maximal) peuvent être prédéterminées en fonction des grandeurs caractéristiques du moteur (par exemple vitesse de rotation, charge, etc...) et peuvent bien entendu 8tre également délivrées d'une autre façon que cel.]le représentée. Dans le comparateur 4, les signaux du détecteur de cognement 1 sont comparés avec le niveau minimal tandis que dans le comparatezur 9 ils sont compa- rés avec le niveau maximal. Si les signaux du détecteur de cognement 1 se situent entre les maleurs limites, alors les sor- ties des comparateurs 4 et 9 sont à 0, c'est-à-dire sur le po- tentiel bas, par exemple O volt (état BAS). Si le signal du dé- tecteur de cognement n'atteint pas la valeur minimal, c'est-à- dire si le détecteur 1 est défectueux, ou bien stil y a un court- circuit dans le branchement, la valeur 1 est présente à la sortie du comparateur 4 et de la porte OU 15 (état HAUT). Si à la se- conde entrée de la troisième porte ET 18 il y a également une valeur 1, une valeur 1 est également appliquée à sa sortie 19 et la défaillance du détecteur de cognement est indiquée. Si le signal du détecteur de cognement 1 dépasse le niveau maximal, ce qui par exemple est le cas lors d'une rupture de conducteurs, la sortie du comparateur 9 est alors à 1, la sortie du compara- teur 4 à 0, si bien que comme précédemment décrit, la valeur 1 est présente à la sortie 19 et la défaillance est indiquée. Pendant la phase de mesure 22, le potentiel de la sortie 13 du circuit de commande 12 est à la valeur 0 et les commutateurs 3 ou 5 sont en position de repos, c'est-à-dire dans l'état in- diqué sur la figure 1. Le signal du détecteur de cognement 1 parvient alors par l'intermédiaire du circuit de traitement des signaux 2 et du commutateur 3 directement à l'entrée positive du comparateur 4, tandis qu'à l'entrée inversante de ce compara- teur, est appliqué le seuil de cognement, c'est-à-dire la valeur de comparaison. Ce seuil de cognement est formé pendant la pha- se de contrôle 23 par le circuit 6 de formation de seuil à par- tir des signaux du détecteur de cognement 1 provoqués par le bruit de fond du moteur et ce seuil de cognement est emmagasiné dans l'élément de mémorisation 7. Si le signal de cognement dé- passe le seuil de cognement, une valeur 1 est présente à la sortie du comparateur 4 et une valeur 0 à l'entrée inversante de la première porte ET 16, c'est-à-dire qu'à sa sortie 20 on a une valeur 1 et le cognement est indiqué. Au début de chaque phase de contrôle 23, l'élément de mémorisation 7 doit 9tre ef- facé. A cet effet, le commutateur 8, commandé par le circuit de commande 12, est mis pendant un court instant à la masse, comme indiqué sur la figure 2c par la zone 24. La sortie 14 du circuit de commande 12 est ensuite placée à un potentiel posi- tif. Le temps de porte 24 peut, tout comme la phase de contrSle 23 ou bien la phase de mesure 22, être formé de façon analogue à celle du circuit de la demande de brevet P 29 18 420.1. Mais elle peut également être réalisée par un étage basculant monos- table branché à la sortie 13 du circuit de commande 12 et relé avec le commutateur 8. le temps nécessaire pour l'extinction de l'élément de mémorisation 7 est indépendant de la vitesse de rotation du moteur. Dans l'exemple de réalisation selon la figure 3, - 4O les éléments constitutifs déjà contenus dans la figure 1 et ayant les mêmes fonctions, sont munis des mémes références. Le détecteur de cognement 1 est à nouveau relié par l'intermédiaire du circuit 2 de traitement des signaux, à l'entrée non-inversante d'un comparateur 25 et à l'entrée inversante d'un autre compara- teur 26. Un circuit 27 permettant d'obtenir le seuil de cogne- ment est, d'une part, raccordé par l'intermédiaire du point totalisateur 28 à l'entrée inversante du comparateur 25, et d'autre part, par l'intermédiaire du point totalisateur 29 à l'entrée non inversante du comparateur 26. Une tension négative U pouvant être délivrée par une source de tension, est appliquée, par l'intermédiaire du commutateur 30 qui dans sa position de repos est à l'état ouvert, au point totalisateur 28. Une tension positive U qui peut également être délivrée par une source de tension, est appliquée par l'intermédiaire d'un commutateur cor- respondant 31 au point totalisateur 29. La sortie 13 du circuit de commande 12 est reliée avec les commutateurs 30 et 31. Les sorties des comparateurs 25 et 26 sont reliées avec les entrées d'une porte NON - ET 32 dont la sortie, tout comme la sortie 13 du circuit de commande 12, est appliquée aux entrées d'une porte ET 34. En outre, la sortie du comparateur 25 est reliée avec la première entrée d'une autre porte ET 33, dont la seconde entrée, inversante, est reliée avec la sortie 13 du circuit de commande 12o A la sortie 35 de la porte ET 33, peut 8tre préle- vé le signal cognement oui/non et à la sortie 36 de la porte ET 34, le signal défaillance oui4non. Le mode de fonctionnement de l'exemple de réalisation représenté sur la figure 3 est analogue à celui de l' exemple de réalisation représenté sur la figure 1 Dans la phase de mesure 22, le signal du détecteur de cognement 1 parvient, par l'intermédiaire du circuit 2 de traitement des signaux, à l'entrée non inversante du comparateur et à l'entrée inversante du comparateur 26. Aux deuxièmes entrées correspondantes des comparateurs 25, 26, est appliqué le seuil de cognement délivré par le circuit 27 permettant d'ob- tenir le seuil de cognement. Le seuil de cognement peut être donné à l'avance sous forme de courbe caractéristique fixe ou réglable, susceptible d'Vtre modifiée en fonction des grandeurs caractéristiques du moteur (par exemple vitesse de rotation, charge, etco.). A la sortie 13 du circuit de commande 12, est présent pendant la phase de mesure 22, le potentiel 0, si bien 6.- que les commutateurs 30, 31 restent dans l'état ouvert représenté sur la figure 3o Si le signal du détecteur de cognement 1 dé- passe le seuil de cognement, une logique 1 est alors présente à la sortie du comparateur 25 et une logique 0 à la sortie du comparateur 26. A la sortie 35 peut alors être prélevé le signal cognement oui et à la sortie 36 le signal défaillance non. Pendant la phase de contrdle 23, un potentiel élevé, c'estèà- dire une logique 1, est présent à la sortie 13 du circuit de commande 12. Ainsi, les commutateurs 30, 31 sont commandés dans leur état fermé. Par l'intermédiaire du point totalisateur 28, la tension négative U est additionnée, et à l'entrée inversante du comparateur 25, est alors présente une tension plus petite que le seuil de cognement. Par l'intermédiaire du point totalisa- teur 299 la tension positive +U est ajoutée, si bien qu'à l'en- trée non inversante du comparateur 26, une tension supérieure au seuil de cognement est présente. Bien entendu, les tensions positive et négative ajoutées par l'intermédiaire des points totalisateurs 28 et 29 peuvent avoir une valeur différente. Aux secondes entrées des comparateurs 25 et 26, est appliqué le signal du détecteur de cognement 1 provoqué par le bruit de fond du moteur, Si, le signal délivré par le détecteur de co- gnement 1 ne se situe pas à l'intérieur de la bande de tolérance, constituée par l'addition des tensions +U de part et d'autre de la courbe caractéristique du seuil de cognement, alors la dé- faillance du détecteur est indiquée à la sortie 36. Le commuta- teur 31, par l'intermédiaire duquel la tension +U est délivrée au point totalisateur 29, peut également être défaillant si bien que la tensioh +U est appliquée en permanence au point to- talisateur 29. Dans l'exemple de réalisation selon la figure 4, le détecteur de cognement 1 revêt la forme d'un oscillateur de flexion, Ce détecteur de cognement 1 est situé sur une bran- che d'un montage en pont 37, dont les résistances doivent être complexes et réelles. La sortie du branchement en pont 37 est reliée avec les deux entrées d'un amplificateur différentiel 38. La sortie de l'amplificateur différentiel 38 est branchée sur l'entrée non inversante d'un comparateur 39 dont l'entrée in- versante est reliée au circuit 27 permettant d'obtenir le seuil de cognemento A la sortie du comparateur 39, peut être prélevé le signal cognement oui/non ainsi que le signal défaillance 7.- 8-2468113 oui/non. Un générateur 40, qui peut être par exemple un généra- teur sinusoïdale est relié par l'intermédiaire d'un commutateur 41 qui dans sa position de repos est à l'état ouvert, avec l'en- trée du branchement en pont 37. En outre, la sortie de l'ampli- ficateur différentiel 38 est reliée par l'intermédiaire d'un autre commutateur 42 fonctionnant en fermeture de circuit avec l'entrée du branchement en pont 37. Les commutateurs 41 et 42 sont commandés par le circuit de commande 12, Comme les oscillateurs de flexion continuent à osciller après la fin de l'excitation, il est prévu d'amortir l'oscillateur de flexion avant les phases de mesure et de con- tr8le 22, 23. Dans la phase d'amortissement, un déplacement de l'oscillateur doit être empoché, c'est-à-dire que la tension électrique intervenant lors de la flexion mécanique, doit être réglée à 0. A cet effet, dans la phase d'amortissement, la tension de sortie de l'amplificateur différentiel 38 est à nou- veau ramenée par l'intermédiaire du commutateur 42 fermé sur l'entrée du branchement en pont 379 si bien que la tension sur l'oscillateur de flexion 1, se trouve compensée. Un amortisse- ment efficace est obtenu lorsque le branchement en pont est équilibré. En cas de résonances la résistance complexe 44 peut être réalisée par un organe R-C, tandis que les résistances 43 et 45 sont des résistances réelles. Une autre possibilité est que les résistances 43 et 44 soient réelles, et que l'organe R-C soit mis en oeuvre pour la résistance 45e Dans le cas d'un équilibrage automatique, une diode de capacité susceptible d'être réglée électroniquement, peut Otre mise en oeuvre pour le con- densateur de l'organe R-C, si bien qu'ainsi le vieillissement et la variation de température peuvent 8tre compensés. Au con- traire des exemples de réalisation précédemment décrits, dans le cas de l'exemple selon la figure 4, pendant la phase de contrdle o le commutateur 41 est fermé et le commutateur 42 ouvert, le détecteur de cognement 1 n'est pas excité par le bruit de fond du moteur, mais une tension de contr8le supplémen- taire est appliquée au détecteur de cognement, tension délivrée par le générateur 40. Le signal alors délivré par le détecteur de cognement 1 est comparé dans le comparateur 39 avec le seuil de cognement, qui dans le cas indiqué, constitue également le seuil pour la détection de la défaillance. Tout comme dans l'exemple de réalisation selon la figure 3, le seuil de cognement 8.- peut pendant la phase de contrôle être modifié grâce à des dispositions supplémentaires, et être adapté aux exigences souhaitées. De même, de façon analogue aux exemples des figures 1 et 3, d'autres valeurs limites peuvent être données à l'avance, valeurs avec lesquelles le signal du détecteur de cognement 1 pendant la phase de contrôle, peut être comparé. Dans le cas de l'exemple de réalisation repré- senté sur la figure 59 le détecteur de cognement est excité dans la phase de contrôle par la tension de contrôle délivrée par le générateur 40 revêtant la forme d'un générateur sinusoïdal. A cet effet, les commutateurs 46 et 47 commandés par le circuit de commande 12, sont fermés. Le signal délivré par le détecteur de cognement parvient, d'une part, par l'intermédiaire du cir- cuit 2 de traitement des signaux sur une entrée du comparateur 39 et est d'autre part, emmagasiné dans la mémoire de valeur de pointe 48. En outre, pendant la phase de contrôle, le commu- tateur 49 est fermé, et le commutateur 50 ouvert. A la seconde entrée du comparateur 39 est alors appliquée une tension déter- minée par le diviseur de tension 51, et qui est utilisée comme seuil pour l'identification de la défaillance. Dans la phase de mesure, les commutateurs 46, 47, 49 sont ouverts et le commutateur 50 est fermé. A l'une des entrées du comparateur 39, est alors appliqué le signal de cognement, tandis qu'à l'autre entrée est appliquée la tension servant de seuil de cognement délivrée dans la phase de contrôle par le détecteur de cogne- ment et emmagasinée dans la mémoire de valeur de pointe 48. De même que dans l'exemple de réalisation selon la figure 1, la mémoire de valeur de pointe 48 est déchargée par exemple avant la phase de contr8le, par l'intermédiaire d'un condensateur 52 commandé par le circuit de commande 12. Tous les commutateurs indiqués dans les diffé- rents exemples de réalisations, peuvent revêtir la forme de commutateurs électroniques, 9.- R E V E N D I C AT I 0 N S 1,- Dispositif pour détecter les vibrations intervenant lors du cognement d'un moteur à combustion interne, dispositif comportant un détecteur détectant les vibrations et un circuit d'exploitation traitant les signaux de ce détec- teur, dispositif caractérisé en ce que le circuit d'exploitation comporte des moyens pour identifier une défaillance du détec- teur (1). 2.- Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce qu'il est prévu un circuit de commande (12) pour obtenir des phases de mesure (22) afin d'identifier le cognement, et des phases de contrôle (23) afin d'identifier la défaillance. 3.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les signaux déli- vrés par le détecteur (1) dans la phase de contrôle (23) sont comparés avec un niveau minimal et/ou un niveau maximal. 4.- Dispositif selon la revendication 3, carac- térisé en ce que le niveau minimal et/ou le niveau maximal dé- pendent des grandeurs caractéristiques du moteur. 5.- Dispositif selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est prévu un cir- cuit de mémorisation (7, 48) pour mémoriser les signaux délivrés par le détecteur (1) pendant la phase de contrôle (23), afin de les utiliser comme seuil de cognement pendant la phase de mesure (22). 6.- Dispositif selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 5, caractérisé en ce que les signaux délivrés pendant la phase de contrôle (23) sont provoqués par le bruit de fond du moteur. 7.- Dispositif selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 5, caractérisé en ce que pendant la phase de contrôle (23) le détecteur (1) est excité par une tension de contrôle. 8.- Dispositif selon la revendication 7, carac- térisé en ce que la tension de contrôle dépend des grandeurs caractéristiques du moteur. 9.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il est prévu deux comparateurs (4, 9, 25, 26) aux premières entrées desquels sont appliqués les signaux délivrés par le détecteur (1) pendant la 10.- 11.- 2468113 phase de contr8le (23), tandis qu'à la seconde entrée de l'un des comparateurs (4, 25) est appliqué le niveau minimal et qu'à la seconde entrée de l'autre comparateur (9, 26) est appli- qué le niveau maximal. 10.- Dispositif selon la revendication 9, carac- térisé en ce qu'à la suite des deux comparateurs (4, 9, 25, 26) est branché un circuit logique (15 à 18, 32 à 34) pour associer les signaux de sortie des comparateurs aux phases de mesure et de contr8le (22, 23).