Brevet FR2875547A1 — publié le 20060324

Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé et un dispositif de commande d'un moteur à combustion interne de commande d'un moteur à combustion interne comportant des moyens qui, à partir d'un signal caractérisant les vibrations du moteur, récupèrent au moins une caractéristique utilisée pour la régulation et/ ou la commande des paramètres de fonctionnement du moteur à combustion interne, avec des moyens de formation de la caractéristique comprenant un filtre qui filtre le signal d'un capteur. Etat de la technique Le document DE 103 05 656 décrit un procédé et un dispositif de commande d'un moteur à combustion interne selon lesquels à partir du signal d'un capteur de bruits internes, on récupère les caractéristiques utilisées pour la régulation et/ou la commande de paramètres de fonctionnement du moteur à combustion interne. Pour former les caracté- ristiques, on filtre le signal d'un capteur. Exposé et avantages de l'invention Selon l'invention le procédé est caractérisé en ce que le filtrage sélectionne les composantes basse fréquence du signal. L'invention concerne également, un dispositif du type défini 20 ci-dessus est caractérisé en ce que le filtre sélectionne les composantes basses fréquence du signal. Selon l'invention, le signal interne contient des informations différentes dans les différentes plages de fréquence. C'est ainsi que l'on rencontre, par exemple, des résonances d'oscillations à certaines fréquen- ces. Celles-ci sont par exemple utilisées pour la régulation de cliquetis dans les moteurs à combustion interne à allumage commandé. On rencontre également des bruits dans une plage de fréquence comprise entre 2 KHz et 16 KHz. Ces composantes haute fréquence reposent essentielle-ment sur le bruit occasionné par la combustion. Cela signifie que le signal donne l'image de bruits de l'explosion liés à la combustion. On rencontre en outre les oscillations basse fréquence dans une plage comprise entre 0 et 2 KHz, qui reposent principalement sur les contraintes du bloc moteur. Ces oscillations seront appelées ci-après vibrations. Ainsi, selon l'invention et comme explicité ci-dessus, par- tant des vibrations on récupère au moins une caractéristique utilisée pour commander et réguler le moteur. Dans les systèmes actuels, on utilise des procédés de combustion partiellement homogènes et/ou homogènes caractérisés par un coefficient élevé de recyclage des gaz d'échappement en combinaison avec une injection modifiée par rapport à une combustion classique pour avoir un retard d'allumage important. Ces procédés de combustion sont utilisés dans des plages partielles du champ de caractéristiques de fonctionnement d'un moteur comme mode de fonctionnement, à côté du procédé de combustion classique non homogène pour arriver à de faibles émissions brutes d'azote et de particules. Ces procédés de combustion homogènes se distinguent toutefois par une sensibilité élevée, en particulier vis-à-vis des tolérances liées à la charge du cylindre, définies par la masse d'air et le rapport air/carburant si bien que l'on ne peut utiliser ni complètement ni même du tout les avantages de la combustion homogène en mode de fonctionnement commandé. Il est ainsi avantageux si l'on saisit les caractéristiques appropriées et si l'on effectue une régulation sur certaines valeurs détermi- nées. Une caractéristique importante est la position de la combustion, comme par exemple l'angle de début de combustion ou l'angle correspondant à un certain pourcentage de conversion de l'énergie. Les effets des tolérances de la charge des cylindres sur la combustion en mode partiellement homogène ou homogène d'un moteur à injection directe peuvent se reconnaître à l'aide d'un capteur de sons in-ternes et être compensés par des interventions sur l'injection de manière individuelle par cylindre, et ainsi être atténués de façon économique. Il est particulièrement avantageux si, partant d'un capteur de sons internes basse fréquence, on déduit des caractéristiques et on régule celles-ci sur des valeurs de consigne prédéfinies. Selon l'invention, on a constaté que les caractéristiques déduites du signal de sons internes basse fréquence caractérisent particulièrement bien la combustion. Cela se traduit par des améliorations considérables de la régulation du moteur. Comme caractéristiques, on utilise de préférence un point significatif du signal de sons internes basse fréquence. Il est particulièrement avantageux d'utiliser comme caractéristique, l'angle d'un point significatif du signal de sons internes basse fréquence. Par exemple, on peut utiliser la position angulaire d'un point d'inversion entre un minimum local et un maximum local, celui d'un minimum local, d'un maximum local et/ou d'autres grandeurs. La position angulaire de ces points, notamment celle du point d'inversion, sont reliés directement par un décalage fixe avec le point de conversion caractéristique de la combustion, comme par exemple le début de la combustion. Selon un développement particulièrement avantageux, on saisit la grandeur du décalage individuel par cylindre. La caractéristique, notamment la position angulaire du point significatif, est prédéfinie comme valeur de consigne et se compare à la caractéristique obtenue. Partant de la comparaison, une régulation pré- définit une grandeur de réglage de façon à rapprocher la valeur réelle de la valeur de consigne. Le point de conversion caractéristique dans l'évolution de la pression et la position angulaire du point significatif du signal de sons interne ne sont certes pas identiques mais cette régulation montre des résultats positifs analogues concernant la stabilisation du procédé de combustion et de l'appropriation des tolérances vis-à-vis des émissions, du couple et de la consommation et autres. Il est également avantageux si, pour saisir les vibrations, on utilise d'autres capteurs que des jauges de contraintes et/ou des capteurs de flexions. Comme capteurs alternatifs, on peut utiliser tous les capteurs qui saisissent l'allongement du bloc moteur ou de la culasse. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés schématiquement 20 dans les dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est un schéma par bloc du procédé de l'invention, - la figure 2 montre un ordinogramme du procédé de l'invention, la figure 3 montre différentes grandeurs en fonction de la position angulaire du vilebrequin. Description de modes de réalisation de l'invention La figure 1 montre une réalisation du dispositif selon l'invention. Le signal de sortie du capteur 100 est appliqué par un filtre 110 à un bloc d'exploitation 130 ayant pour fonction de déterminer le maximum résultant de la combustion et le minimum situé entre le maxi- mum de la compression et le maximum de la combustion. Les valeurs intermédiaires des signaux sont appliquées à un moyen de détermination d'inversion 140 qui sollicite à son tour une commande 150 avec une caractéristique correspondante. Le filtre 110 filtre le signal de sortie du capteur 100 pour sélectionner les composantes basse fréquence du signal. Cela signifie que le filtre 110 est de préférence un filtre passe-bas transmettant les compo- santes de signal d'une fréquence inférieure environ 1-2 KHz. Le bloc d'exploitation 130 détermine la position angulaire à laquelle se présente une valeur minimale du signal et une valeur maximale du signal. Une courbe de signal est donnée à titre d'exemple à la figure 3a. La figure montre l'amplitude du signal filtré, c'est-à-dire le signal de sortie KS du générateur d'amplitude 120 en fonction de la position angulaire du vilebrequin. Le signal interne augmente et atteint un premier maximum dans une plage angulaire comprise entre 180 et 190 pour retomber et remonter à un maximum local dans une plage angulaire de 200 à 210 d'angle de vilebrequin. Ensuite la courbe revient à sa valeur initiale. Selon l'invention, on a constaté que la position angulaire du second maximum qui correspond au maximum de la combustion ou la position angulaire du minimum entre les deux maxima caractérise la combustion; en d'autres termes, il est avantageux si l'une de ces gran- deurs est régulée sur une valeur de consigne prédéfinie. Il est particulièrement avantageux de déterminer le point d'inversion entre le minimum et le maximum par le moyen de détermination du point d'inversion 140 et d'appliquer la position angulaire correspondante du vilebrequin comme caractéristique de la commande 150. La figure 2 montre un ordinogramme correspondant au développement du calcul. Dans une première étape 200, partant du signal filtré KS, qui correspond à l'amplitude du signal, on détermine le minimum; dans l'étape 210 on détermine le maximum. Ensuite, dans l'étape 220, on détermine le point d'inversion. L'interrogation 230 vérifie si la ca- ractéristique M sélectionnée pour la régulation a été calculée dans la plage angulaire à exploiter. La position angulaire de la caractéristique M caractérise la position de la combustion et est utilisée au point 250 pour la régulation de la position de combustion. Si cela n'est pas le cas, le programme se termine par l'étape 240. Il est particulièrement avantageux d'exploiter le signal uniquement dans la plage comprise entre environ 180 et 210 . La combustion se produit habituellement dans cette plage angulaire. Comme caractéristique de la combustion, on utilise de préférence la position angulaire du vilebrequin pour laquelle le signal de sons internes, filtré, correspondant, présente un point d'inversion, un minimum ou un maximum. En variante, on peut également utiliser la position angulaire comme caractéristique pour laquelle on atteint une grandeur déduite des grandeurs suivantes: minimum, maximum et/ou point d'inversion. Il est particulièrement avantageux d'utiliser la position angulaire à laquelle on atteint la valeur moyenne entre le minimum et le maximum où l'on atteint la moitié de la valeur du maximum. En outre, il est avantageux d'arriver à une valeur moyenne en pourcentage, quelconque entre le minimum et le maximum. On décrira ci-après un développement particulièrement avantageux pour déterminer la position angulaire du maximum. Selon une première étape de procédé, on génère un signal de référence R propre à un cylindre, à partir de l'évolution du signal KS. Ce signal de référence est indépendant des variations de masse d'air. Le signal de référence se génère en formant l'image, par rapport à un axe correspondant, du signal à partir d'une valeur initiale prédéterminée de l'angle du vilebrequin; en l'exemple représenté, il s'agit par exemple de 140 jusqu'à une certaine valeur finale de l'angle du vilebrequin qui, dans cet exemple, est de l'ordre de 180 . L'axe est tracé à la figure 3a comme vertical. Le signal de référence R est tracé sous la forme d'un trait interrompu. L'axe de la transformation symétrique correspond à la va-leur finale. La valeur finale pour la transformation symétrique ou l'effet miroir résulte de la position angulaire de la première valeur maximale du signal de sons internes KS. De manière avantageuse, on diminue la position angulaire du maximum d'un angle de décalage prédéfini. A partir du signal du son interne KS et de ce signal de référence R on obtient un signal relatif de son interne KSR. Le signal de son interne respectif est divisé par le signal de référence respectif de l'angle de vilebrequin correspondant w. Le signal de son interne relatif KSR résulte ainsi de la formule suivante: KSR(w)= KS(w) /R(w) Cela signifie que, partant du signal filtré, on forme un si-30 gnal relatif par comparaison avec le signal de référence R. On obtient ainsi une courbe de signal améliorée de façon significative, notamment pour les faibles quantités d'air et les maximums plats de la combustion, on obtient un maximum plus significatif, beau-coup plus simple à exploiter et à reconnaître que pour le signal de son in- terne KS non traité. Selon l'invention, à partir de ce signal de son interne relatif KSR, on détermine les caractéristiques correspondantes qui caractérisent la combustion. Il s'agit de préférence d'une ou plusieurs caractéristiques suivantes, telles que la position angulaire du point d'inversion, la position angulaire du minimum, la position angulaire du maximum, la position angulaire de la valeur à laquelle le signal KSR atteint la moitié de la valeur maximale et/ou la position angulaire à laquelle le signal de sons internes atteint la valeur moyenne entre le minimum et le maximum. Par le choix de l'angle de décalage, pour déterminer les signaux de référence, on influence l'amplitude absolue du maximum du signal de son interne KSR. La position angulaire, c'est-à-dire l'angle correspondant au maximum, n'est toutefois pas influencée par le traite-ment du signal. De plus, un tel décalage de la position angulaire ne serait pas significatif car, pour la régulation, on utilise seulement la distance relative par rapport à la valeur de consigne et cette valeur de consigne est adaptée de manière appropriée dans la phase d'application. Une autre amélioration de l'exploitation du signal s'obtient si on détermine le signal de référence R à partir de signaux de son interne dont on a fait la moyenne sur plusieurs cycles de fonctionnement. Ce moyen permet de réduire de manière significative les dispersions entre les cycles de fonctionnement. Pour permettre une meilleure comparaison graphique des 20 signaux, on peut, en outre, normaliser le signal KS dans une plage comprise entre 0 et un. Les caractéristiques ainsi obtenues sont appliquées à une régulation qui, partant des paramètres de fonctionnement, détermine une valeur de consigne de la caractéristique. A partir de la comparaison entre la valeur de consigne et la caractéristique obtenue, un régulateur déter- mine une grandeur de réglage. A l'aide de cette grandeur de réglage, on forme ensuite un signal de commande d'un élément de réglage ou d'actionnement. Pour former le signal de commande de cet élément de ré- glage, on peut également utiliser aussi d'autres grandeurs. Comme signal de commande on utilise de préférence le début de la commande de l'élément de réglage qui influence l'alimentation en carburant et/ ou un signal influençant la quantité d'air frais alimentant le MCI et/ou le taux de recyclage des gaz d'échappement. Cela signifie que, partant de préfé- rence à partir de la comparaison entre la valeur de consigne et la valeur réelle de la caractéristique, on modifie le début de l'injection pour que la caractéristique se rapproche de la valeur de consigne. En variante ou en complément, on peut également prévoir de modifier en outre la quantité d'air frais et la quantité de gaz d'échappement recyclés pour que la caractéristique se rapproche de la valeur de consigne. Pour influencer le début de l'injection, on utilise de préférence le signal de commande pour solliciter l'injecteur et influencer la quantité d'air, de préférence à l'aide d'une soupape de remise en circulation des gaz d'échappement, d'un volet d'étranglement et/ ou d'une commande de turbocompresseur io 2875547 s REVENDICATIONS 1 ) Procédé de commande d'un moteur à combustion interne selon lequel à partir d'un signal caractérisant les vibrations du moteur on récupère au moins une caractéristique utilisée pour la régulation et/ou la commande des paramètres de fonctionnement du moteur à combustion interne, et pour former la caractéristique on filtre le signal d'un capteur, caractérisé en ce que le filtrage sélectionne les composantes basse fréquence du signal. 2 ) Procédé de commande d'un moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détermine un minimum, un maximum du signal filtré et/ou un point d'inversion de la courbe du signal. 3 ) Procédé de commande d'un moteur à combustion interne selon la revendication 2, caractérisé en ce que comme caractéristique on utilise la position angulaire pour laquelle le si-20 gnal filtré est au minimum, au maximum ou au point d'inversion. 4 ) Procédé de commande d'un moteur à combustion interne selon la revendication 3, caractérisé en ce que comme caractéristique, on utilise la position angulaire à laquelle le signal filtré atteint une grandeur déduite des grandeurs constituées par le minimum, le maximum et/ou le point d'inversion. 5 ) Procédé de commande d'un moteur à combustion interne selon la re-30 vendication 1, caractérisé en ce que les caractéristiques identifient le début de la combustion et/ou la position de la combustion. 6 ) Procédé de commande d'un moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que comme paramètres de fonctionnement, on régule et/ou on commande le début de l'injection et/ou la quantité d'air. 7 ) Procédé de commande d'un moteur à combustion interne selon la re-5 vendication 1, caractérisé en ce qu' à partir du signal filtré, on forme un signal relatif par comparaison avec un signal de référence. 8 ) Dispositif de commande d'un moteur à combustion interne comportant des moyens qui, à partir d'un signal caractérisant les vibrations du moteur, récupèrent au moins une caractéristique utilisée pour la régulation et/ou la commande des paramètres de fonctionnement du moteur à combustion interne, avec des moyens de formation de la caractéristique corn- prenant un filtre qui filtre le signal d'un capteur, caractérisé en ce que le filtre sélectionne les composantes basses fréquence du signal.