Brevet FR2765275A1 — publié le 19981231

Etat de la technique L'invention concerne tout d'abord un procédé ser- vant à détecter des ratés de l'allumage d'un moteur à combus- tion interne en déterminant le signal du courant ionique, le5 signal du courant ionique étant déterminé sur un intervalle de temps prédéfini à partir de la décharge de la bougie d'al- lumage, étant intégré en fonction du temps, le maximum du si- gnal intégré étant comparé à une valeur de seuil qui est fonction de la vitesse de rotation et de la charge, et un si-10 gnal de défaut étant délivré quand la valeur de seuil n'est pas dépassée. Du fait de la loi fédérale américaine la détermi- nation des grandeurs concernant les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne avec des moyens propres au véhi- cule fait l'objet d'une prescription obligatoire (On Board Diagnosis, OBD). Entre autres même des ratés d'allumage doivent être identifiés par des moyens propres au véhicule. Pour cela il existe différents procédés Il est connu par exemple d'exploiter des ratés de combustion en exploitant la stabilité (ou l'instabilité) de la rotation de l'arbre du vilebrequin. Pour cela on utilise les oscillations de la vitesse angulaire de l'arbre du vile- brequin pendant une ou plusieurs rotations de l'arbre à ca- mes. Du fait de ratés de combustion dans un ou même plusieurs cylindres on a pas le couple de torsion d'entraînement et la vitesse angulaire décroît de ce fait en raison du couple d'entraînement qui est appliqué de façon inchangée. Les com- bustions régulières qui suivent accélèrent à nouveau l'arbre du vilebrequin. Les oscillations de la vitesse angulaire sont d'autant plus caractéristiques que la vitesse de rotation du moteur est plus basse et que la charge du moteur est plus élevée. Le problème dans le cas de ce procédé est que par exemple il est difficile de détecter un raté de tous les cy- lindres, car ce défaut se manifeste comme un passage voulu au fonctionnement en poussée. Dans ce cas la vitesse angulaire de l'arbre du vilebrequin décroît de façon uniforme. Le pro- cédé consistant à identifier des ratés de combustion au moyen des oscillations de la vitesse de rotation en outre ne con- vient pas dans le cas de vitesses de rotation élevées du mo- teur à combustion interne, quand ces oscillations sont liées à une charge faible du moteur. De plus on connaît des procédés pour détecter des ratés de combustion en exploitant la pression dans la chambre de combustion. Du fait de la combustion il se développe dans les cylindres du moteur à combustion interne une montée de la pression. On peut détecter cette pression au moyen d'un dé- tecteur et l'utiliser comme mesure pour une combustion régu- lière Le problème dans le cas de ce procédé est qu'il est nécessaire d'avoir respectivement un détecteur addition- nel par cylindre, qui ne nécessite pas seulement une prise en considération en temps voulu lors de la construction du mo- teur à combustion interne, mais entraîne en particulier aussi des coûts supplémentaires. En outre les procédés que l'on a mentionnés au début pour identifier des ratés de combustion d'un moteur à combustion interne en déterminant le signal du courant ioni- que sont connus. L'avantage dans le cas de ces procédés est qu'ils ne nécessitent pas de circuits supplémentaires de dé- tection et que l'on peut prélever directement à partir du processus de combustion la caractéristique qui détermine les ratés d'allumage. Dans le cas de ces procédés on compare le signal du courant ionique soit directement, soit après une intégration en fonction du temps à une valeur de seuil prédé- terminée et un signal de défaut est alors toujours délivré quand la valeur de seuil n'est pas dépassée. Dans le cas de ces procédés le problème est que l'on ne peut identifier que difficilement de petites variations du signal du courant io- nique et qu'en conséquence on peut pour cette raison signaler dans des cas extrêmes un défaut, bien qu'il n'y ait absolu- ment pas de ratés de combustion. Ceci est en particulier le cas quand on superpose au signal de courant ionique engendré par un processus de combustion un signal offset relativement grand, de telle sorte que le signal de courant ionique proprement dit, engen- dré par la combustion, ne peut être séparé qu'avec de grandes difficultés du signal offset. Des problèmes se produisent aussi dans le cas de déroulements "plats " de signaux, c'est- à-dire peu caractéristiques. Lors de l'intégration de signaux affectés par exemple avec un offset élevé des ratés de com- bustion en même temps que le signal proprement dit à détecter ne sont pas dans certaines circonstances détectés de façon précise, car l'intégrale d'un très grand signal offset peut être plus grande que la valeur de seuil et on peut aller jus- qu'à supposer à tort qu'on a une combustion convenable. Du fait de très grandes dispersions du signal de courant ionique il n'est pas praticable de tirer une certaine grandeur offset du signal de mesure proprement dit. Des procédés de ce type pour identifier des ratés de combustion en déterminant le signal de courant ionique soumettent en conséquence l'exploitation du signal à de for- tes exigences. C'est aussi le cas en particulier du fait que les signaux de courant ionique sont très petits en comparai- son du courant d'allumage et qu'il peut se produire aussi des parasites. L'invention a en conséquence pour objet d'amélio- rer un procédé d'identification de ratés de combustion dans un moteur à combustion interne du type mentionné au début d'une manière telle qu'il soit possible d'avoir une identifi- cation précise de ratés de combustion même dans le cas de pe- tits signaux de courant ionique affectés d'un déroulement plat et d'un offset relativement grand, qui oscille. Avantages de l'invention On résout ce problème dans le cas d'un procédé servant à identifier des ratés de combustion d'un moteur à combustion interne en déterminant le signal de courant ioni- que de la manière décrite au début, selon l'invention grâce au fait que l'on effectue l'intégration en la pondérant dans le temps avec des fonctions de pondération adaptées à des si- gnaux de courant ionique déterminés auparavant. A l'aide de la fonction de pondération on prend en considération d'une manière particulièrement avantageuse pour augmenter la précision des propriétés qui sont en partie fonction du moteur, du signal du courant ionique. De façon avantageuse on prévoit que l'offset du signal de courant ionique est déterminé et qu'il est éliminé du signal intégré pondéré. En ce qui concerne la détermination de la valeur de seuil il est imaginable d'utiliser par pur principe les formes de réalisation les plus différentes. Dans le cas d'une forme de réalisation avanta- geuse on prévoit que la valeur de seuil est déterminée de fa- çon continue en fonction de la vitesse de rotation et du signal de charge du moteur à combustion interne. Dans le cas d'une autre forme de réalisation il est prévu que la valeur de seuil est déposée dans un champ caractéristique, dont les paramètres indépendants sont la vi- tesse de rotation et le signal de charge. L'invention a en outre pour objet de proposer un dispositif servant à identifier des ratés de combustion d'un moteur à combustion interne, qui permette d'avoir une identi- fication fiable de ratés de combustion même dans le cas de petits signaux de courants ionique et de signaux de courant ionique peu caractéristiques. On résout ce problème au moyen d'un dispositif servant à identifier des ratés de combustion d'un moteur à combustion interne qui comprend un système servant à détermi- ner le courant ionique, un système de retraitement du courant ionique, un système servant à former une valeur de seuil à partir de la vitesse de rotation et du signal de charge du moteur à combustion interne, un comparateur, qui compare le signal de courant ionique retraité à la valeur de seuil et une unité de commande qui permet d'effectuer une comparaison seulement dans une fenêtre de temps prédéfinie. Dans le cas de ce dispositif selon l'invention le système de retraitement du courant ionique comprend un filtre adapté, qui est adapté aux propriétés du courant ionique, dues aux conditions physi- ques et/ou causées par la technique de circuits, un filtre monté en parallèle avec le précédent, qui élimine l'offset du courant ionique, et un organe de formation de la valeur de crête monté en aval des deux filtres. En ce qui concerne la configuration du filtre adapté il est imaginable d'avoir les formes les plus diffé- rentes par pur principe. Selon une forme. de réalisation avan- tageuse, en particulier aussi réalisable de façon particulièrement simple sous la forme d'un circuit intégré, on prévoit que le filtre adapté soit un filtre à bande pas- sante avec des paramètres réglables. De façon avantageuse tout le dispositif fait par- tie d'un circuit intégré, par exemple d'une commande de mo- teur. Dessins La présente invention va être décrite ci-après plus en détail à partir de quelques modes de réalisation, re- présentés sur le dessins annexé. Description des exemples de réalisation Un exemple de réalisation d'un dispositif, repré- senté sur la figure, servant à identifier des ratés de com- bustion d'un moteur à combustion interne (non représenté), comprend un système connu en soi (non représenté), qui sert à identifier le courant ionique, qui délivre un signal de cou- rant ionique. En aval de ce système qui sert à déterminer le courant ionique on a monté un système 10 de retraitement du courant ionique. Le dispositif comprend en outre un système 20 qui sert à former une valeur de seuil s_io à partir de la vitesse de rotation nmot et du signal de charge rl du moteur à com- bustion interne. Le système, servant à former la valeur de seuil s_io, forme à partir de la vitesse de rotation nmot, du signal de charge rl et d'autres constantes aO, al, a2 d'une manière connue en soi une valeur de seuil sio, qui est ame- née à un comparateur 30, exactement comme le signal de cou- rant ionique qui quitte le système 10 de retraitement du courant ionique, comparateur 30 qui compare le signal retrai- té de courant ionique à la valeur de seuil sio. En outre il est prévu une unité de commande 40, qui permet d'effectuer une comparaison seulement dans une fe- nêtre de temps prédéfinie, à savoir dans un intervalle de temps prédéfini à partir de la décharge de la bougie d'allu- mage. A l'unité de commande 40 est amené un signal angulaire de fermeture ainsi que la vitesse de rotation nmot du moteur à combustion interne, à partir duquel l'unité de commande dé- termine d'une manière connue en soi le début et la fin de cette fenêtre de temps. Au lieu du système représenté sur la figure pour former une valeur de seuil s_io à partir de la vitesse de ro- tation nmot et du signal de charge rl du moteur à combustion interne, on peut utiliser dans le cas d'une autre forme de réalisation (non représentée) un champ caractéristique, dont les variables indépendantes sont la vitesse de rotation nmot et le signal de charge rl et dont la variable dépendante est la valeur de seuil sio. L'unité de retraitement du courant ionique 10 comprend un filtre adapté 11, qui est adapté aux propriétés du signal du courant ionique dictées par des conditions phy- siques et le système qui sert à déterminer le courant ioni- que. En parallèle à ce filtre adapté 11 on monte un filtre, qui élimine l'offset du signal de courant ionique, par exem- ple comme on l'a représenté par soustraction ou aussi en pro- cédant à plusieurs calculs différentiel et intégral ou d'une autre manière appropriée. On monte en aval du filtre adapté 11 et du filtre 12 un appareil 13 servant à former une valeur de crête, appareil 13 qui détermine la valeur maximale du si- gnal de courant ionique retraité à l'aide du filtre adapté 11 et du filtre 12. Comme on l'a indiqué par l'interrupteur 41, on compare le signal qui quitte l'unité de retraitement du cou- rant ionique 10 toujours ensuite à la valeur de seuil sio dans le comparateur 30, quand les conditions limites détermi- nées par l'unité de commande 40 sont remplies. Celles-ci sont remplies comme on l'a mentionné ci-dessus - à l'intérieur d'une fenêtre de temps prédéfinie, qui est déterminée par l'unité de commande 40 et comprend un intervalle de temps prédéfini à partir de la décharge de la bougie d'allumage. Le filtre adapté 11 peut par exemple être un fil- tre passe-bande avec des paramètres réglables. Le procédé servant à détecter des ratés de com- bustion d'un moteur à combustion interne en déterminant le signal de courant ionique va être expliqué le mieux à partir du dispositif représenté sur la figure. Le signal de courant ionique délivré par le système qui sert à déterminer le cou- rant ionique, est amené au système 10 de retraitement du cou- rant ionique. Dans celui-ci on effectue dans un filtre adapté 11 une intégration en fonction du temps du signal de courant ionique avec une fonction de pondération adaptée aux signaux de courant ionique déterminés auparavant. L'intégration pon- dérée dans le temps peut être une convolution appropriée du signal de courant ionique avec une fonction de convolution adaptée à des signaux de courant ionique déterminés aupara- vant. En même temps le décalage du signal du courant ionique existant, le cas échéant, est éliminé par le filtre 12 et en- fin, dans la formation de valeur maximum 13 le maximum du si- gnal du courant ionique ainsi traité est formé et mis en mémoire. De façon simultanée par rapport à cela on déter- mine à partir de la vitesse de rotation nmot et du signal de charge rl la valeur de seuil s io dans le système 20, qui sert à former la valeur de seuil. Dans ce cas on multiplie la vitesse de rotation nmot par une constante al et le signal de charge par une constante a2 dans respectivement un multipli- cateur 21 et 22 et on retraite les grandeurs multipliées avec une autre grandeur constante aO pour obtenir la valeur de seuil sio. On amène à un comparateur 30 aussi bien le signal de courant ionique retraité par le système 10 de retraitement du signal de courant ionique que la valeur de seuil aussi sio. Une comparaison a cependant toujours lieu seulement quand un interrupteur 41 est fermé par l'unité de commande , à laquelle sont amenés la position angulaire de fermeture et la vitesse de rotation nmot du moteur à combustion in- terne. L'interrupteur 41 est fermé dans un intervalle de temps prédéfini à partir de la décharge de la bougie d'allu- mage, c'est-à-dire en d'autres termes que la comparaison a lieu uniquement dans une fenêtre de temps prédéfinie, dans laquelle ne sont pas superposés au signal de courant ionique le courant d'allumage ou d'autres influences parasites. Avec le dispositif décrit et le procédé décrit il est possible d'identifier des ratés de combustion à l'aide de l'effet du courant ionique dans tous les points de fonction- nement du moteur à combustion interne d'une manière fiable. Il est aussi particulièrement avantageux que tout le dispositif puisse être intégré soit d'une manière économi- que dans les commandes du moteur soit puisse être réalisé sous la forme d'une pièce supplémentaire économique. En par- ticulier tout le dispositif et tout particulièrement aussi le filtre adapté 11 et le filtre pour l'offset 12 peuvent être réalisés sous la forme d'un ou plusieurs circuits intégrés. R E V E N D I C A T IONS 1 ) Procédé servant à identifier des ratés de combustion d'un moteur à combustion interne en déterminant le signal de cou- rant ionique, le signal de courant ionique étant déterminé sur un intervalle de temps prédéfini à partir de la décharge de la bougie d'allumage, étant intégré en fonction du temps, le maximum du signal intégré étant comparé à une valeur de seuil (s_io), qui est fonction de la vitesse de rotation et de la charge et un signal de défaut étant délivré, quand la valeur de seuil (sio) n'est pas dépassée, caractérisé en ce que l'intégration est réalisée de façon pondérée dans le temps avec une fonction de pondération adaptée à des signaux de courant ionique déterminés auparavant. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'offset du signal de courant ionique est déterminé et est éliminé à partir du signal intégré pondéré 3 ) Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la valeur de seuil (sio) est déterminée de façon continue en fonction de la vitesse de rotation (nmot) et du signal de la charge (rl) du moteur à combustion interne. 4 ) Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la valeur de seuil (sio) est déposée dans un champ caracté- ristique, dont les paramètres indépendants sont la vitesse de rotation (nmot) et le signal de la charge (rl) du moteur à combustion interne. ) Dispositif servant à identifier des ratés de combustion d'un moteur à combustion interne, comprenant un système ser- vant à déterminer le courant ionique, un système (10) de re- traitement du courant ionique, un système (20), qui sert à former la valeur de seuil (sio) à partir de la vitesse de rotation (nmot) et du signal de la charge (rl) du moteur à combustion interne, un comparateur (30), qui compare le si- gnal de courant ionique retraité à la valeur de seuil (sio), et une unité de commande (40), qui permet d'effectuer une comparaison seulement dans une fenêtre de temps prédéfinie, caractérisé en ce que le système (20) de retraitement du courant ionique comprend un filtre adapté (11), qui est adapté aux propriétés du si- gnal de courant ionique dues aux conditions physiques et/ou dues à la technique de circuit, un filtre (12) monté en pa- rallèle à celui-ci, qui élimine l'offset du courant ionique, et un organe (13) de formation de la valeur de crête qui est monté en aval des deux filtres (11, 12). 6 ) Dispositif selon la revendication 5, c caractérisé en ce que le filtre adapté (11) est un filtre passe-bande avec des pa- ramètres réglables. 7 ) Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu' il fait partie d'un circuit intégré.