Brevet FR2512952A3 — publié le 19830318

FR 2512952 A3 19830318 FR 8212679 A 19820720 i - "Procédé et dispositif pour détecter le cliquetis dans les moteurs à combustion interne " ______ ____X L'invention concerne un procédé pour détec- ter le cliquetis d'un moteur à combustion interne, dans lequel un signal utile associé au processus de cliquetis est comparé à au moins un signal de référence, un signal de détection étant émis lorsque le signal utile dépasse d'une manière prédéterminée le signal de référence. L'invention concerne également un dispo- sitif pour la mise en oeuvre de ce procédé, comportant un capteur de cliquetis, un élément de circuit démodula- teur pour obtenir l'allure des variations d'amplitude dans le temps du signal de cliquetis, et un dispositif compa- rateur pour comparer le signal utile au signal de réfé- rence. Il est connu que, dans des conditions de marche déterminées d'un moteur à combustion interne, il peut se produire ce qu'on appelle le cliquetis On entend par là, des ondes de choc du mélange air-carburant, qui se manifestent entre autres par des vibrations du moteur à fréquence accoustique Etant donné qu'en règle générale, le cliquetis est accompagné d'une forte charge thermique de la paroi, côté chambre de combustion, du cylindre et du piston, des dégradations de matériau pouvant alors se produire, on cherche à éviter fondamentalement le clique- tis; celui-ci peut entraîner, en effet, s'il se produit pendant une assez longue durée, une action destructive sur 2 - le moteur à combustion interne. Etant donné toutefois que, d'autre part, on cherche à exploiter de la façon la plus poussée possible la zone de travail dont dispose le moteur à combustion in- terne, on a besoin de détecter le plus t 8 t possible et avec sûretés le cliquetis du moteur A c 8 té du problème de pouvoir disposer d'indicateurs appropriés pour détecter le cliquetis, on rencontre aussi le problème, relatif à la technique de mesure, de pouvoir, à partir des vibrations du moteur qui sont captées par l'indicateur, déduire de façon sûre et exempte de gêne, le signal de cliquetis, stn de pouvoir régler le moteur de façon appropriée en fonc- tion d'un signal de détection indiquant "cliquetis oui" ou "cliquetis non". Dans le brevet US 35 40 262 on trouve dé- crit à cet effet, un détecteur de cliquetis, dans lequel le signal de cliquetis mesuré est comparé à un signal à valeur de seuil prédéterminé, indépendant du signal du mo- teurs un signal de détection du cliquetis étant émis lors- que la valeur de seuil est dépassée Ce dispositif a toute- fois l'inconvénient qu'il n'y a pas de détection du cli- quetis par rapport au bruit de fond du moteur à combus- tion internes mais que l'on effectue uniquement une com- paraison avec un signal externe indépendant du moteur. Dans le brevet US 40 12 942, on trouve, d'autre part, décrit un détecteur de cliquetis dans lequel le signal de cliquetis mesuré est comparé à un signal de référence qui est produit en fonction de la vitesse de ro- tation du moteur par l'intermédiaire d'un générateur de fonction Ce procédé a toutefois l'inconvénient qu'égale- ment le bruit de fond du moteur à combustion interne qui se produit effectivement n'est pas pris en compte, mais est uniquement simulé par l'intermédiaire d'un générateur de fonction Par suite, on ne tient pas compte du mode de fonctionnement considéré, du réglage et de l'état de vieil- lissement du moteur. 3.- Enfin, dans le DE-OS 29 18 420, on a pro- posé d'envoyer le signal de cliquetis, comprenant en même temps le bruit de fond du moteur à combustion interne, à un comparateur, d'une part, directement, et, d'autre part, par l'intermédiaire d'un filtre passe-bas On obtient ain- si que le signal de cliquetis se trouve comparé au bruit de fond du moteur, tel qu'il s'est produit pendant les derniers cycles du moteur D'autre part, il est prévu en- tre autres, de n'effectuer la mesure que pendant ce qu'on appelle une fenêtre de mesure, c'est-à-dire un intervalle de temps lié à une zone annulaire déterminée de la rotation du vilebrequin. Le procédé conforme à l'invention et le dispositif conforme à l'invention pour la mise en oeuvre de ce procédé sont destinés à améliorer les conditions de détection du cliquetis. L'invention concerne à cet effet, un pro- cédé de détection du cliquetis, du type indiqué dans le préambule, qui est caractérisé en ce que le signal de ré- férence est formé d'après une séquence de sortie dans le genre de celle d'un filtre numérique. Le dispositif conforme à l'invention pour la mise en oeuvre de ce procédé est caractérisé en ce que, à la suite de l'élément de circuit démodulateur, est bran- ché un intégrateur qui, en fonction d'une commande séquen- tielle intègre, pendant une fenêtre de mesure réglable, le signal de sortie de l'élément de circuit démodulateur, en ce qu'à la suite de l'intégrateur est branché un convertis- seur analogique-numérique, qui numérise en fonction de la commande séquentielle la tension de sortie, ou le signal de sortie, de l'intégrateur au bout de la fenêtre de me- sure et en ce que: soit un filtre numérique est branché à la suite du conver- tisseur analogique-numérique, le dispositif comparateur comparant alors, en fonction de la commande séquentielle, 4 - la séquence de sortie du filtre numérique formant le si- gnal de référence à la valeur de l'intégrateur numérisée servant de signal utile, soit une unité de calcul est prévue pour fournir alors 9 en fonction de la valeur de l'intégrateur numérisée, un signal correspondant à la séquence de sortie d'un filtre numérique et servant de signal de référence, qui est com- paré dans le dispositif comparateur, en fonction de la commande séquentielle, à la valeur de l'intégrateur nu- mérisée servant de signal utiles Un tel procédé et un tel dispositif avec les caractéristiques indiquées présentent, vis-à-vis des réalisations connues, l'avantage de permettre d'opérer la détection du cliquetis avec une plus grande streté Des niveaux de perturbations qui s'établissent lentement, par exemple par des bruits de soupapes dans la fenêtre de me- sure, n'exercent pas d'action gênante sur la détection du cliquetis, étant donné que le signal de référence s'adapte à ces lentes variations d'amplitude. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après et des dessins annexés représen- tant deux exemples de réalisation de l'invention, des- sins dans lesquels: la figure 1 montre un schéma de montage selon un premier exemple de circuit, la figure 2 montre un schéma de montage selon un second exemple de circuit, Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 1, un capteur de cliquetis 1 est raccordé, par l'intermédiaire d'un amplificateur de:glage 2 et d'un filtre passe-bande 3, à un élément de circuit démodulateur 4 La sortie de ce dernier est reliée, d'une part, par l'intermédiaire d'un régulateur 5, à l'amplificateur de ré- glage 2 et, d'autre part, à un intégrateur 6, dont la sortie est envoyée à un convertisseur analogique-numérique 7. 5.- La sortie de ce convertisseur 7 est raccordée, d'une part, à un filtre numérique 8 et, d'autre part, à une en- trée d'un dispositif comparateur 9, constitué de préféren- ce sous forme de comparateur numérique. le filtre numérique 8 est relié à une autre entrée du dispositif comparateur 9 V'intégratelr 6, le convertisseur analogique-numérique 7 et le filtre numéri- que 8 sont commandés par une commande séquentielle 10, de préférence sous la forme d'un micro-processeur Cette con- mande séquentielle 10 émet à une sortie 11 un signal de détection "cliquetis oui/non" En outre, elle reçoit des signaux de commande du dispositif comparateur 9 et d'un indicateur de vitesse de rotation 12, de preférence d'un indicateur de vitesse de rotation du moteur. Le mode de fonctionnement du dispositif représenté sur la figure 1 est le suivant: Les signaux émis par le capteur de clique- tis 1 sont amplifiés dans l'amplificateur de réglage 2 et envoyée au filtre passe-bande 3, qui transmet les signaux de cliquetis, préférentiellement par rapport à d'autres bruits (fréquences), à l'élément de circuit démodulateur 4, qui peut être constitué sous forme de redressetr de courant. Dans le régulateur 5, qui est constitué essentiellement par un filtre passe-bas, se trouve formée, à partir du si- gnal démodulé, une grandeur de réglage telle que l'ampli- fication de l'amplificateur de réglage est faible pour des signaux de forte amplitude émis par le captelur de clique- tis 1 et est forte pour des signaux de faible amplitude émis par le capteur de cliquetis 1. Grace à la commande du facteur d'amplifica- tion, on obtient que le signal de sortie dé l'amplificateur 2 ou du démodulateur 4 est, dans une très large mesure, constant et indépendant de la vitesse de rotation du mo- teur, étant dornné que l'amplitude des signau Jx du capteur de cliquetis 1 augmente avec la vitesse de rotation du mo- 6.- teur Dans l'intégrateur 6 est intégrée, pendant une fené- tre de mesure en synchronisme avec le vilebrequin, la ten- sion de sortie de l'élément de circuit démodulateur 4 en commençant par zéro La fenêtre de mesure est formée en fonction de l'indicateur de vitesse de rotation 12 par la commande séquentielle 10, qui commande 1 ' tintégrateur 6 en correspondance avec la fenêtre de mesure. Lorsque se termine la fenêtre de mesure, la tension de sortie de l'intégrateur 6 est numérisée dans le convertisseur analogique-numérique 7, la commande séquen- tielle 10 délivrant alors l'ordre pour la conversion et recevant du convertisseur 7 un signal indiquant la fin de la conversion Le capteur de cliquetis I émet pour chaque cycle de combustion les signaux correspondants, qui sont convertis en une suite de nombre dans le convertisseur 7 et sont envoyés à l'entrée du filtre numérique 8, qui peut être agencé en filtre numérique du premier ordre avec un comportement de filtre passe-bas Ce filtre numérique 8 fournit une séquence de sortie dont la valeur est comparée, dans le dispositif comparateur 9, agencé en dispositif comparateur numérique, à la valeur mesurée instantanée nu- mérisée par le convertisseur 7. L'exemple de réalisation de la figure 2 se différencie de l'exemple de réalisation de la figure 1 en ce que le filtre numérique 8 a son r 8 le reproduit par une unité de calcul 14, qui peut être réalisée sous la forme d'un microprocesseur, et que le dispositif comparateur 9 se trouve compris dans cette unité de calcul 14 Le conver- tisseur analogique-numérique 7 fournit à l'unité de calcul 14 les valeurs mesurées numérisées Gr Ace à une opération de comptage à l'intérieur de l'unité de calcul 14 en cor- respondance avec le nombre des cylindres, opération effec- tuée en fonction de la détection de cylindre, les signaux de sortie numérisée du convertisseur analogique-numérique 7 sont envoyés, en correspondance avec les cylindres, à une 7.- mémoire associée à chacun des cylindres distincts indivi- duellement. Le signal de référence, qui est déterminé nouveau pour chaque valeur mesurée individuelle fournie par le capteur de cliquetis, est obtenu au moyen de l'uni- té de calcul 14 fonctionnant à la manière d'un filtre nu- mérique d'après la formule s y (ti) = (-k) x y (ti_ 1) + k x (ti) o y (ti) désigne la valeur de référence calculée dans cha- que cas, i l'indice de comptage des cycles de combustion d'un cylindre individuel, x (ti) représente la valeur mesu- rée numérisée fournie par le convertisseur 7 à l'unité de calcul 14 et k est le facteur par lequel la valeur mesurée instantanée est pondérée pour former la nouvelle valeur de référence. Le facteur k est formé empiriquement et il peut y avoir avantage à le choisir dépendant de la vites- se de rotation ou dépendant de la charge Ce facteur k est déterminé par le nombre des "shifts" (décalages) de la va- leur mesurée instantanée x (ti) dans le registre de l'uni- té de calcul 14; ce qui a pour effet qu'il est chaque fois divisé par 2, c'est-à-dire que k peut tre par exemple égal à 0,5; 0,25; 0,125 et ainsi de suite La valeur mesurée instantanée x (ti) est comparée dans l'unité de calcul 14 à la valeur de référence correspondante y (ti) et est alors examinée sur le point de savoir si elle est supérieure à la valeur de référence d'un facteur apte à être choisi. Dans l'affirmative, la combustion est estimée comme cli- quetis, ce que le signal 11 indique de façon correspondante. La détection de combustions donnant lieu à cliquetis sera opérée à l'intérieur de l'unité de cal- cul spécifiquement par cylindre; les valeurs de référence, correspondant aux cylindres, qui sont mémorisées dans les mmomires, sont aoro appeloes sélectivement et calculées à nouveau en fonction de la valeur mesurée instantanée, 8.- A l'aide du signal 11 de détection du cliquetis, on peut déterminer l'instant d'allumage individuellement pour chaque cylindre, ce qui permet de remédier à la combus- tion donnant lieu à cliquetis dans le cylindre qui est chaque fois en cause Pour la valeur de référence, on peutt comme indiqué plus haut, prendre en compte la sé- quence de sortie y (ti), mais on peut aussi utiliser la valeur Y(ti-1) avec laquelle la valeur mesurée instanta- née ne se trouve alors pas comprise dans la séquence de sortie. En outre, on a la possibilité, dans le cas o la valeur Y(ti 1) a été prise en compte pour la dé- tection du cliquetis et o la valeur mesurée correspon- dante x(ti 1) a été détectée comme combustion donnant lieu à cliquetis d'éliminer la valeur mesurée instantanée x(ti) lors de la formation de la nouvelle valeur de référence y(ti) Cela peut être le cas, par exemple, en posant le facteur k égal à O pour cette valeur mesurée en question. On empêche par ce moyen un accroissement démesurément éle- vé de la valeur de référence lors d'une combustion donnant lieu à cliquetis. 9._ R E V EN D I C AT I O N S 1. Procédé pour détecter le cliquetis d'un moteur à combustion interne, dans lequel un signal utile as- socié au processus de cliquetis est comparé à au moins tun signal de référence, un signal de détection étant émis lorsque le signal utile dépasse d'une manière prédétermi- née le signal de référence, procédé caract 6 risé en ce que le signal de référence est formé d'après une séquence de sortie dans le genre de celle d'un filtre numérique. 2 Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, comportant un cap beur de cliquetis, un élément de circuit démodulateur pour ob- tenir l'allure des variations d'amplitude dans le temps du signal de cliquetis, et un dispositif comparateur pour comparer le signal utile au signal de référence, disposi- tif caractérisé en ce que, à la suite de l'élément de cir- cuit démodulateur ( 4), est branché un intégrateur ( 6) qui, en fonction d'une commande séquentielle ( 10), intègre, pendant une fenêtre de mesure réglable, le signal de sor- tie de l'élément de circuit démodulateur ( 4), en ce qu'à la suite de l'intégrateur ( 6) est branché un convertisseur analogique-numérique ( 7) qui numérise en fonction de la commande séquentielle ( 10) la tension de sortie de l'inté- grateur ( 6) au bout de la fenêtre de mesure, et en ce qu'un filtre numérique ( 8) est branché à la suite du convertis- seur analogique-numérique ( 7), le dispositif comparateur ( 9) comparant alors, en fonction de la commande séquentiel- le ( 10), la séquence de sortie du filtre numérique ( 8) for- mant le signal de référence à la valeur de l'intégrateur ( 6) numérisée servant de signal utile. 3. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, comportant un capteur de cliquetis, un élément de circuit démodulateur poiur obtenir l'allure des variations d'amnpllt'de dans le temps du si- gnal de cliquetis, et un dispositif comparateur pour com- 10.- parer le signal utile au signal de référence, dispositif caractérisé en ce que, à la suite de l'élément de circuit démodulateur ( 4) est branché un intégrateur ( 6) qui, en fonction d'une commande séquentielle ( 14), intègre pendant une fenêtre de mesure réglable le signal de sortie de l'élément de circuit démodulateur ( 4), en ce qu'à la suite de l'intégrateur ( 6) est branché un convertisseur analogi- que-numérique ( 7) qui numérise en fonction de la commande séquentielle ( 10) le signal de sortie de l'intégrateur ( 6) au bout de la fenêtre de mesure, et en ce qu'une unité de calcul ( 14) est provue pour fournir alors, en fonction de la valeur de l'intégrateur numérisée, un signal correspon- dant à la séquence de sortie d'un filtre numérique et ser- vant de signal de référence, qui est comparé dans le dis- positif comparateur ( 9), en fonction de la commande séquen- tielle ( 10) à la valeur de l'intégrateur ( 6) numérisée ser- vant de signal utile. 4. Dispositif selon l'une des revendica- tions 2 et 3, caractérisé en ce que le signal de référence correspond à la formule s y (te) = ( 1-k) x y (ti_,i) + k x (tf) ot y (ti) désigne le signal de référence, i l'indice de comptage des cycles de combustion d'un cylindre individuel, x (ti) la valeur de l'intégrateur instantanée, numérisée par le convertisseur analogique-numérique ( 7), et k le facteur par lequel la valeur instantanée de l'intégrateur numérisée, est pondérée pour former la nouvelle valeur de référence. 5. Dispositif selon la revendication 49 caractérisé en ce que le facteur k dépend de la vitesse de rotation et/ou de l'état de charge du moteur à combus- tion interne. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la détection du cliquetis est opérée pour chaque cylindre individuelle- 11.- ment, les signaux de référence correspondant aux cylin- dres considérés étant chaque fois mémorisés dans une mé- moire prévue dans l'unité de calcul ( 14). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que pour former le signal de référence, est prise en compte la séquence de sortie y (ti_ 1), de telle sorte que les valeurs du cy- cle de combustion instantané ne se trouvent pas comprises dans le signal de référence. 8 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que, lorsqu'on a détecté la combustion donnant lieu à cliquetis, la valeur de l'intégrateur numérisée du cycle de combustion suivant n'est pas prise en compte pour former le signal de référence. 9 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 89 caractérisé en ce que le facteur k est déterminé par le nombre des "shifts" (décalages) de la valeur de l'intégrateur numérisée dans le registre de l'unité de calcul ( 14).