Brevet FR2577673A1 — publié le 19860822

DISPOSITIF DE DIAGNOSTIC ACOUSTIQUE DE VEHICULE La présente invention a pour objet un dispositif de diagnostic acoustique de véhicule et plus particulièrement un dispositif de mesure du régime du moteur. Il est connu, lorsqu'un véhicule sort de chaîne de fabrication, de le faire prendre en charge par un conducteur qui le place sur un banc d'essai à rouleaux 5 (figure 1) sur lesquels viennent se placer les roues motrices et à sabots sur lesquels viennent se placer les roues non motrices. Jusqu'à présent, on connectait différents points de l'ensemble moteur à un calculateur 2 et à une console 1 à l'aide d'un faisceau de câbles 3 communément appelé la "pieuvre". Chaque fil ou câble de ce faisceau étant connecté en de nombreux points de chaque véhicule puis déconnecté pour être remonté sur le suivant, les connexions sont rapide- ment fatiguées et détériorées ce qui fausse les résultats et nécessite des renouvellement fréquents du matériel. Il est donc souhaitable de limiter le nombre des connections et dans toute la mesure du possible de les éviter. La mesure du régime du moteur M se faisait le plus souvent jusqu'à présent par connexion avec une bougie. La présente invention recourt donc aux moyens acoustiques pour définir le régime moteur. L'un des problèmes à résoudre est de suivre une fréquence liée à ce régime. Dans ce qui suit et par simplification, on se référera au cas le plus fréquent du moteur à quatre temps et quatre cylindres qui, s'il tourne à N tours/minute présente 2 N explosions/minute. Dans ce cas, on cherchera donc à détecter cette fréquence 2 N par minute. Mais on se heurte à une difficulté due à des résonances et à de nombreux bruits parasites. En particulier, si l'on place le microphone à la sortie du pot d'échappement, on détecte la raie 2 N du spectre sonore par sa puissance mesurée en décibels, aisément au ralenti et beaucoup plus difficilement en régime normal, du fait de l'apparition de résonances et d'une série d'harmoniques et de parasites. Si l'on se place-à proximité du moteur, on révèle également des spectres complexes. L'invention utilise donc la détection acoustique de la raie 2 N au ralenti à la sortie du pot d'échappement puis, lorsque le régime augmente, à proxi- mité du moteur en utilisant un dispositif à filtre suiveur se calant en permanence sur la raie 2 N quelles que soient ses variations. Dans ce qui suit et pour éviter toute confusion entre le sens courant du mot bruit et son sens électronique, on utilisera ce mot uniquement dans son sens courant (bruit du moteur, par exemple) et le mot parasite pour désigner ce que les électroniciens appellent le bruit (bruit de fond, par exemple). Selon l'invention, on dispose donc sur le banc d'essai un premier microphone à proximité de la sortie d'échappe - ment et un second microphone sous le moteur; le premier est suivi d'une série de circuits (amplificateur, filtre, déclencheur) aboutissant à un commutateur électronique suivi lui-même d'un dispositif de blocage de phase, le second étant suivi également d'une série de circuits (amplifi- cateur, filtre, filtre suiveur) aboutissant au même commutateur, qui, lorsque le moteur est au ralenti, est orienté du côté échappement de sorte qu'on enregistre la fréquence correspondant à la raie 2 N, puis quand le régime augmente, un déclencheur commandé par la même tension que l'oscillateur, commandé par tension, du dispositif bloqueur fait basculer le commutateur qui s'oriente du côté moteur, le filtre suiveur recevant une fréquence liée à la raie 2 N dudit dispositif bloqueur pendant la phase de ralenti, suivant ensuite en marche normale la raie 2 N du spectre des bruits du moteur quelles qu'en soient les variations. Aussi bien au ralenti qu'en marche normale, on recueille ainsi, à la sortie du dispositif bloqueur de phase, une fréquence liée à la raie 2 N constituant l'information sur le régime du moteur que l'on envoie au calculateur 2 pour traitement. On notera également que, selon la présente invention, le disposi- tif peut être utilisé pour enregistrer le fonctionnement du motoventila- teur. Pour mieux faire comprendre les caractéristiques et les avantages de la présente invention, on va en décrire un exemple de réalisation étant bien entendu que celui-ci n'est pas limitatif quant à son mode de mise en oeuvre et aux applications qu'on peut en faire. On se référera aux figures suivantes qui représentent schématique- ment: - la figure 1 une vue d'ensemble d'un banc d'essai muni à la fois de la "pieuvre" selon l'art antérieur et des micro- phones selon la présente invention; - la figure 2 un diagramme bloc d'un dispositif électronique conforme à la présente invention; - la figure 3 un graphique donnant l'enveloppe du spectre du bruit pour un moteur au ralenti avec ou sans motoventilateur; - la figure 4 un diagramme bloc d'une adaptation du dispositif conforme à la présente invention à la détection du motoventilateur; - les figures 5, 6 et 7 des enregistrements de spectres sonores (amplitude en décibels en fonction de la fréquence) respectivement dans les cas suivants: figure 5 ralenti, microphone au pot d'échappement, figure 6 montée en vitesse, microphone sous le moteur figure 7 moteur en vitesse d'essai, microphone au pot d'échappement. A la figure 1, on retrouve la console 1, le calculateur 2, le faisceau de câbles et/ou fils dit la "pieuvre" 3, le véhicule 4, les rouleaux 5 et les sabots 6. Cet ensemble est conforme à l'art antérieur comme on l'a mentionné plus haut. Dans le cadre de la recherche de la réduction voire de la dispari- tion de la "pieuvre", l'invention va remplacer le fil et le connecteur de la pieuvre consacrés au régime moteur et généralement montés sur l'une des bougies, par les deux microphones, le premier 7 placé à l'échappement et le second 8 sous le moteur. Si l'on se réfère aux figures 5, 6 et 7, on constate qu'au ralenti la raie 2 N se traduit par un pic très marqué dépassant largement en puissance les autres fré- quences (résonances, parasites, harmoniques ou autres) dès lors qu'on effectue la prise de son à la sortie du pot d'échappement. A la figure 5, la valeur de 2 N est de l'ordre de 57 Hz soit N = 1 710 tours/minute. Par contre, en régime normal (figure 7, 2.500 tours/minute en 5ème vitesse soit 80 km/h dans le cas du véhicule testé), on obtient des pics gênants dépassant en puissance le pic 2 N (ici 83 Hz), ce qui pourrait sans le dispositif conforme à l'invention perturber les résultats. Si l'on se réfère à la figure 6, en placant le microphone sous le moteur, on enregistre un pic 2 N (ici 147 Hz, soit N = 5.410 tours/minute) remarquablement supérieur en puissance aux divers parasites. On comprend donc clairement les bases de la présente invention à savoir profiter du ralenti pour détecter la raie 2 N à l'échappement puis, quand on augmente la vitesse, passer à la prise de son sous le moteur et suivre cette raie grâce à un filtre suiveur en abandonnant l'enregistrement à l'échappement qui devient confus en régime d'essai. Si l'on se reporte maintenant à la figure 2, on y retrouve le microphone 7 placé à l'échappement et le microphone 8 placé sous le moteur. Le microphone 7 est suivi d'un préamplificateur 9 à gain fixe, d'un filtre passe-bas 10 (par exemple à seuil de 60 Hz) qui élimine parasites et harmoniques au-dessus de la fréquence maximale envisageable pour la raie 2 N et d'un déclencheur 11 du type "trigger" qui assure la mise en forme pour aboutir à l'une des deux entrées d'un commutateur électronique 12 orienté sur cette voie, en régime de ralenti du moteur. De son côté, le microphone 8 est suivi d'un préamplificateur 13 à gain fixe, d'un filtre passe-bas 14 (par exemple à seuil de 200 Hz) jouant le même rôle que le filtre 10 de la voie de ralenti, mais pour des fré- quences correspondant aux régimes d'essai, et d'un filtre suiveur 15, pour aboutir finalement à l'autre entrée du commutateur 12 qui s'oriente vers cette seconde voie au-delà d'un certain seuil limite entre ralenti et régimes d'essai dans les conditions qui seront-ci-dessous définies. Le commutateur électronique 12 est suivi d'un dispositif de blocage de phase dans lequel on retrouve, en variante à boucle ouverte, les éléments des boucles classiques de blocage de phase ("phase locking loops" ou PLL), à savoir un comparateur-détecteur de phase 16, un filtre passe-bas 17, un amplificateur 18 et un oscillateur 19 commandé par tension. A l'entrée de cette série de circuits 16 à 19, on reçoit donc au ralenti, de la première voie (7, 9, 10, 11) via le commutateur 12, les informations relatives à la raie 2 N à savoir une fréquence. A la sortie de l'oscillateur 19, on recueille donc un signal à une fréquence fc = 2N*M, c'est-à-dire proportionnelle à 2 N, que l'on envoie au filtre suiveur 14. Celui-ci est choisi pour se caler sur la fréquence fo = 2 N et la suivre dans ses variations. D'autre part, l'oscillateur 19 est suivi d'un diviseur par M qui restaure la fréquence 2N * M N M ce qui permet à la fois d'envoyer les-informations au calculateur 2 de la figure 1 et par la connexion 21, de parvenir à la seconde entrée du comparateur-détecteur de phase 16. De plus, la sortie de l'amplificateur 18 est reliée par la con- nexion 22 à un déclencheur 23 qui commande le commutateur électro- nique 12. Le déclencheur 23 est réglé pour une fréquence correspondant au seuil dont il a été question plus haut c'est-à-dire au passage du régime de ralenti aux régimes d'essai (par exemple 2.000 tours/minute), de la prise de son à l'échappement à la prise de son au moteur et de la voie 7, 9, 10, 11 à la voie 8, 13, 14, 15. Dès ce déclenchement, le filtre suiveur 15, qui connaît la raie 2 N grâce à la prise de son échappement, se centre sur cette raie 2 N et va la suivre au long des essais quelles qu'en soient les variations. Dès qu'on revient à l'arrêt ou au ralenti, le commutateur 12 revient à sa position initiale par le processus inverse. On recueille donc toujours en 24 les informations, c'est-à-dire une fréquence correspondant à cette raie 2 N. A la figure 3, on a représenté les puissances sonores en fonction de la fréquence (en kilohertz) enregistrées par prise de son à l'aide d'un microphone 25 (figure 1) situé face à la calandre. Les deux courbes correspondent, la plus basse au moteur fonctionnant au ralenti, la plus élevée au moteur au ralenti avec motoventilateur en action. Si l'on se place dans la bande de fréquence o la puissance sonore moteur seul est basse par exemple entre 3 et 5 kHz sur la figure 3, on détecte aisément l'entrée en jeu du motoventilateur par augmentation du niveau sonore de l'ordre de 10 dB. La figure 4 représente un diagramme bloc d'un tel circuit de détection qui présente bien évidemment de nombreux points communs avec les deux voies de la figure 2. Il comprend à la suite du microphone 25 un préamplificateur 26, un filtre passe-haut 27, un filtre passe-bas 28, un détecteur de moyenne quadratique 29 ("root mean square" ou RMS) et un déclencheur du type "trigger" 30 à seuils réglables en 31 et 32 pour en parfaire le fonctionnement. Les deux filtres passe-haut 27 et passe-bas 28 sont respectivement calés sur les fréquences extrêmes de la bande choisie (3 et 5 kHz par exemple, ou 3 et 4). Ils peuvent être remplacés par un filtre passe- bande. On recueille ainsi en 33 les informations relatives au fonction- nement du motoventilateur. On conçoit aisément que les dispositifs des figures 2 et 4 peuvent être combinés au moins en partie. On notera que les microphones 7 et 25 peuvent par exemple être montés pour s'escamoter au moment de la mise en place sur le banc d'essai du véhicule, et de son enlèvement. Ceci peut être fait, notamment pour le microphone 7, par escamotage automatique avec la trappe d'aspiration des gaz d'échappement. En ce qui concerne la réalisation, on peut utiliser divers types de composants classiques. On peut également recourir à des circuits intégrés. On peut par exemple utiliser un circuit de type CD 4046 pour le bloqueur de phase et un circuit de type CD 4017 comme diviseur. Le filtre suiveur peut être un filtre à capacité commutée tel qu'un circuit R 5620 (Reticon). REVENDICATIONS 1.- Dispositif de diagnostic acoustique de véhicule comprenant au moins un microphone placé à proximité de la source sonore caractéris- tique du fonctionnement à étudier suivi d'au moins un préamplificateur, caractérisé par le fait que microphones et préamplificateurs sont suivis de filtres sélectionnant les fréquences à étudier, d'au moins un circuit déclencheur et/ou de mise en forme du type "trigger", et d'un calcula- teur de traitement des informations ainsi recueillies. 2.- Dispositif selon la revendication 1, appliqué au moteur, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un microphone situé à l'échappement. 3.- Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un microphone situé sous le moteur. 4.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un microphone situé face au motoven- tilateur. 5.- Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait que la voie de prise de son à l'échappement et la voie de prise de son sous le moteur aboutissent à un commutateur électronique suivi d'un dispositif de blocage de phase qui actionne le commutateur dans la direction de la voie de prise de son à l'échappement en-dessous d'une fréquence correspondant à une vitesse de rotation donnée du moteur et dans la direction de la voie de prise de son au moteur au-dessus de cette fréquence, ladite vitesse correspondant à la limite entre régime de ralenti et régime d'essai. 6.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la voie de prise de son à l'échappement filtre la fréquence corres- pondant aux explosions du moteur et que le dispositif bloqueur de phase transmet cette fréquence à un filtre suiveur qui se centre sur elle et est prévu sur la voie de prise de son au moteur de sorte qu'au régime ralenti, on se fixe sur ladite fréquence grâce à la voie échappement et qu'en régime d'essai, on suit cette fréquence quelle qu'en soient les variations grâce à la voie moteur. 7.- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le dispositif bloqueur de phase comprend en série un détecteur comparateur de phase, un filtre passe-bas, un amplificateur dont la sortie commande le commutateur électronique par l'intermédiaire d'un déclencheur et un oscillateur à commande par tension dont la sortie est connectée au filtre suiveur. 8.- Dispositif selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé par le fait que le dispositif bloqueur de phase est suivi d'un diviseur qui restitue à la sortie la fréquence caractéristique du moteur pour transmission au calculateur. 9.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la voie d'enregistrement motoventilateur comprend un circuit à moyenne quadratique suivi d'un déclencheur metteur en forme à seuils réglables.