Brevet FR2762390A1 — publié le 19981023

La présente invention concerne un procédé et un dispositif d'analyse du fonctionnement de la combustion d'un moteur de véhicule automobile. On connaît déjà dans l'état de la technique, des procédés et des dispositifs d'analyse de ce type, dans lesquels on utilise par exemple des capteurs de pression de combustion disposés dans les chambres de combustion du moteur, des microphones ou encore des capteurs de vibrations, pour délivrer à des moyens d'analyse, un signal de bruit de fonctionnement du moteur. Les résultats délivrés par ces moyens d'analyse sont ensuite soumis à l'appréciation d'experts motoristes acousticiens pour contrôler le fonctionnement du moteur et en tirer des conclusions concernant le fonctionnement de celui-ci et éventuellement les améliorations possibles à apporter aux réglages de celui-ci afin d'obtenir un fonctionnement optimal de ce moteur. Cependant, ces procédés et dispositifs connus présentent un certain nombre d'inconvénients car ils sont relativement longs et complexes à mettre en oeuvre dans la mesure où ils font intervenir des experts et nécessitent des conditions opératoires extrêmement particulières ou donnent une indication peu fiable lorsqu'ils sont faciles de mise en oeuvre. Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé d'analyse du fonctionnement de la combustion d'un moteur de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes a) on relève les vibrations de fonctionnement du moteur; b) on filtre le signal de vibrations relevé pour en extraire un signal dans une bande de fréquences correspondant au bruit de combustion du moteur; c) on intègre le signal filtré extrait; d) on isole dans le signal intégré, les portions correspondant aux combustions des différents cylindres du moteur; e) on détermine pour chaque cylindre du moteur, une valeur caractéristique par analyse statistique de la portion de signal correspondante; et f) on analyse cette valeur caractéristique pour analyser le fonctionnement de la combustion du moteur. Selon un autre aspect, l'invention a également pour objet un dispositif d'analyse pour la mise en oeuvre de ce procédé. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la Fig.l représente un schéma synoptique illustrant l'implantation d'un dispositif d'analyse selon l'invention; - la Fig.2 représente un organigramme illustrant un procédé d'analyse selon l'invention; et - la Fig.3 illustre différentes analyses possibles a partir d'un tel procédé et d'un tel dispositif. Ce procédé et ce dispositif d'analyse du fonctionnement de la combustion d'un moteur de véhicule automobile peuvent s'appliquer à un moteur de type Diesel ou à un moteur à essence. Cependant, les moteurs à essence sont beaucoup moins bruyants que les moteurs Diesel, de sorte que le problème de l'analyse de leur bruit de combustion se révèle moins critique que celui de l'analyse du bruit de combustion des moteurs Diesel et en particulier des moteurs Diesel à injection directe, qui ont tendance å être plus bruyants que les moteurs Diesel dits classiques. Un tel moteur est désigné par la référence générale 1 sur la figure 1 et est associé à des moyens de relevé des vibrations de fonctionnement de celui-ci, ces moyens de relevé de vibrations comprenant par exemple au moins un et par exemple deux capteurs tels que des accéléromètres désignés par les références générales 2 et 3 sur cette figure. Ces capteurs de vibrations permettent donc de relever un signal de vibrations de fonctionnement du moteur, et sont disposés par exemple sur l'enveloppe du moteur en regard des cylindres du moteur. C'est ainsi par exemple que dans le cas d'un moteur à quatre cylindres, l'un de ces accéléromètres peut être disposé entre les cylindres n0 l et 2 du moteur, tandis que l'autre accéléromètre 3, peut être disposé entre les cylindres n*3 et 4 de celui-ci. Il va de soi bien entendu que d'autres dispositions et d'autres moyens peuvent être envisagés. La sortie de ces accéléromètres est reliée à un calculateur désigné par la référence générale 4 sur ces figures, ce calculateur comportant une unité centrale de traitement de données désignée par la référence générale 5, associée de façon classique à des moyens de stockage et/ou de visualisation des données, désignés par la référence générale 6, ce calculateur étant adapté pour analyser le fonctionnement de la combustion du moteur. C'est ainsi par exemple que ce calculateur peut être programmé pour mettre en oeuvre le procédé d'analyse selon l'invention, qui est décrit en regard de la figure 2. En effet, la première étape du procédé d'analyse selon l'invention, consiste comme cela a été indiqué précédemment, à relever les vibrations de fonctionnement du moteur lors d'une étape désignée par la référence générale 10 sur cette figure 2. Comme cela a été indiqué précédemment, ce relevé peut être assuré par l'intermédiaire d'accéléromètres placés sur le moteur. Ensuite, lors d'une étape 11, on réalise un filtrage du signal de vibrations relevé pour en extraire un signal dans une bande de fréquences correspondant au bruit de combustion du moteur. Cette bande de fréquences est déterminée expérimentalement pour isoler les claquements de combustion du moteur en fonction des caractéristiques de celui-ci. C'est ainsi par exemple que dans le cas d'un moteur à injection indirecte, une bande de fréquences s'étendant entre 1500 et 3500 Hertz peut être utilisée, tandis que dans le cas d'un moteur à injection directe, une bande de fréquences s'étendant entre 1500 et 4500 Hertz peut être utilisée, les moteurs à injection directe ayant une bande de fréquence plus large que les moteurs à injection indirecte. Cette étape de filtrage permet d'éliminer les bruits dits mécaniques du moteur, c'est- & -dire ceux provenant par exemple des chocs de pistons, des bruits de courroies, des bruits d'accessoires, etc... du moteur. On supprime alors lors de cette étape de filtrage les bruits ne provenant pas de la combustion du moteur. Après cette étape de filtrage, on intègre le signal filtré extrait lors de l'étape 12. Ceci permet alors de passer d'une grandeur vibratoire à une grandeur homogène & une pression. Après cette étape d'intégration, on passe à une étape 13 d'isolation dans le signal intégré, des portions de signal correspondant aux combustions dans les différents cylindres du moteur. Ceci permet alors d'isoler le motif de signal lié à la combustion dans chaque cylindre du moteur. Ceci peut par exemple être réalisé par référence à la position d'un arbre à came du moteur, en déclenchant par exemple l'émission d'un signal d'initialisation au début de chaque cycle de combustion, puis en divisant le signal en parties égales pour isoler dans celui-ci, les différentes portions de signal correspondant aux différents cylindres de ce moteur, comme on peut le voir sur la figure 3. Après cette étape d'isolation, on détermine en 14 pour chaque cylindre du moteur, une valeur caractéristique par analyse statistique de la portion de signal correspondante. Chaque portion de signal est alors exploitée comme une distribution statistique, ce qui permet d'extraire pour chaque cylindre du moteur ou pour le moteur, comme cela sera décrit plus en détail par la suite, une valeur caractéristique. C'est ainsi par exemple que cette valeur caractéristique peut être égale à la moyenne de la valeur moyenne quadratique des portions de signal correspondantes sur plusieurs cycles de fonctionnement du cylindre considéré. Ensuite, on analyse lors d'une étape 15, cette valeur caractéristique pour analyser le fonctionnement du moteur. C'est ainsi par exemple que cette étape 15 d'analyse, peut consister en outre à déterminer à partir de la valeur caractéristique déterminée lors de l'étape 14, une note subjective de bruit de fonctionnement de chaque cylindre du moteur. Cette note de bruit de fonctionnement pour un point de fonctionnement donné du moteur, en régime et en charge notamment, peut être déterminée par la relation N = T [Ai + Bi ln (XI-YI)I où i représente le numéro du cylindre considéré N représente la note de bruit, Ai, Bi et Yi sont des coefficients déterminés expérimentalement par apprentissage pour le moteur et le point de fonctionnement donné (régime) de celui-ci, et Xi est la valeur caractéristique correspondante du cylindre considéré. On conçoit alors que, pour chaque cycle de fonctionnement du moteur, on dispose d'une valeur caractéristique pour chaque cylindre de celui-ci. Ceci permet alors d'obtenir une note de bruit de fonctionnement de chaque cylindre du moteur, ces notes pouvant par exemple s'étendre sur une échelle allant de O à 10, la note 0 correspondant à un bruit de fonctionnement très désagréable et la note 10 correspondant à un bruit de fonctionnement très agréable du moteur. On conçoit alors que ces notes subjectives ne correspondent pas à une mesure objective en Décibels du bruit de fonctionnement du moteur. En effet, un bruit fort mais régulier peut être plus agréable à l'oreille qu'un bruit faible dans lequel intervient de temps en temps, un claquement dQ à un cylindre par exemple. Une telle analyse peut alors être utilisée par des experts motoristes pour agir par exemple sur les réglages du moteur afin d'en améliorer les caractéristiques de fonctionnement. Ainsi qu'on l'a indiqué précédemment, les coefficients A et B peuvent être déterminés expérimentalement par exemple å partir des enseignements délivrés par des experts motoristes acousticiens, lors d'une phase d'étalonnage du procédé. Le coefficient Y caractéristique du bruit sans combustion, dépendant du régime, peut quant à lui être déterminé expérimentalement en faisant fonctionner le moteur de façon entraînée, c'est-à-dire sans combustion. Ce coefficient peut par exemple être déterminé en entrainant le moteur dont il y a lieu d'analyser le fonctionnement de la combustion par un moteur électrique, de manière à permettre un relevé des bruits autres que celui de combustion de celui-ci. Ceci permet d'éliminer tous les bruits de fond subsistant dans la bande de fréquences sélectionnée. Les différentes analyses envisagées sont illustrées sur la figure 3, sur laquelle on reconnut en 20, le signal de vibrations relevé de fonctionnement du moteur, qui, après passage dans le calculateur 4 décrit précédemment, permet par exemple d'obtenir une note subjective de bruit de fonctionnement du moteur, comme cela est illustré en 21. I1 va de soi bien entendu que des exploitations différentes des résultats obtenus lors des étapes décrites précédemment, peuvent être envisagées. C'est ainsi par exemple que l'analyse de l'étape 15 peut également consister à analyser cycle de fonctionnement par cycle de fonctionnement de chaque cylindre du moteur, l'évolution de la valeur caractéristique correspondante, pour contrôler la stabilité de combustion pour chaque cylindre du moteur, comme cela est illustré en 22, sur cette figure 3. De plus, il est également possible d'analyser, cylindre du moteur par cylindre du moteur pour chaque cycle de fonctionnement de celui-ci, les valeurs caractéristiques relatives å ces cylindres pour contrôler la dispersion de combustion de ces cylindres, comme cela est illustré en 23 sur cette figure 3. On conçoit alors que le procédé et le dispositif qui viennent d'être décrits permettent de caractériser, de manière non intrusive et peu coûteuse, en n'utilisant que deux accéléromètres et un calculateur, la combustion d'un moteur, notamment Diesel. Les résultats obtenus après analyse, permettent d'obtenir une notation subjective du bruit de combustion du moteur en moyenne ou en temps réel, un contrôle de la stabilité de combustion cycle par cycle et un contrôle de la dispersion de combustion cylindre par cylindre du moteur. Ceci permet alors également d'assurer une détection de défaut de fonctionnement du moteur, ce qui permet de compléter les analyses réalisées précédemment dans l'état de la technique au niveau de la consommation et de la dépollution des moteurs. Ce procédé et ce dispositif peuvent également être utilisés pour contrôler le fonctionnement de la combustion des moteurs lors de leur sortie de chaîne de production. Bien entendu différents modes de réalisation du procédé et du dispositif qui viennent d'être décrits, peuvent être envisagés. REVENDICATIONS 1. Procédé d'analyse du fonctionnement de la combustion d'un moteur (1) de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes a) on relève (en 10) les vibrations de fonctionnement du moteur; b) on filtre (en 11) le signal de vibrations relevé pour en extraire un signal dans une bande de fréquences correspondant au bruit de combustion du moteur; c) on intègre (en 12) le signal filtré extrait; d) on isole (en 13) dans le signal intégré, les portions correspondant aux combustions des différents cylindres du moteur; e) on détermine (en 14) pour chaque cylindre du moteur, une valeur caractéristique par analyse statistique de la portion de signal correspondante; et f) on analyse (en 15) cette valeur caractéristique pour analyser le fonctionnement de la combustion du moteur. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape f) d'analyse consiste en outre à déterminer (en 21) à partir de la valeur caractéristique, une note subjective de bruit de fonctionnement de chaque cylindre du moteur. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'étape f) d'analyse consiste en outre à analyser (en 22), cycle de fonctionnement par cycle de fonctionnement de chaque cylindre du moteur, l'évolution de la valeur caractéristique pour contrôler la stabilité de combustion pour chaque cylindre du moteur. 4. Procédé selon la revendication 1,2 ou 3, caractérisé en ce que l'étape f) d'analyse consiste en outre à analyser (en 23), cylindre du moteur par cylindre du moteur pour chaque cycle de fonctionnement de celui-ci, les valeurs caractéristiques relatives à ces cylindres pour contrôler la dispersion de combustion des cylindres du moteur. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la valeur caractéristique est la valeur moyenne de la valeur moyenne quadratique des portions de signal correspondantes, sur plusieurs cycles de fonctionnement du cylindre considéré du moteur. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la note subjective de bruit de fonctionnement pour un point de fonctionnement donné du moteur, est déterminée par la relation N = z (Ai + Bi ln (Xi - Yi)) où i représente le numéro du cylindre considéré, N représente la note de bruit, Ai, Bi et Yi sont des coefficients déterminés expérimentalement par apprentissage pour le moteur et le point de fonctionnement déterminé de celui-ci, et Xi est la valeur caractéristique correspondante du cylindre considéré. 7. Dispositif d'analyse du fonctionnement de la combustion d'un moteur de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte a) des moyens (2,3) de relevé des vibrations de fonctionnement du moteur (1), b) des moyens (4) de filtrage du signal de vibrations relevé pour en extraire un signal dans une bande de fréquences correspondant au bruit de combustion du moteur, c) des moyens (4) d'intégration du signal filtré extrait, d) des moyens (4) d'isolation dans ce signal intégré, de portions correspondant aux combustions des différents cylindres du moteur, e) des moyens (4) de détermination pour chaque cylindre du moteur d'une valeur caractéristique, par analyse statistique de la portion de signal correspondante, et f) des moyens (4) d'analyse de cette valeur caractéristique pour analyser le fonctionnement de la combustion du moteur. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de relevé comprennent au moins un capteur de vibrations (2,3) disposé sur l'enveloppe du moteur. 9. Dispositif selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que les moyens de filtrage, d'intégration, d'isolation, de détermination et d'analyse sont constitués par un calculateur (4).