Brevet FR2909762A1 — publié le 20080613

Système et procédé de détermination du bruit de combustion dans au moins un cylindre de moteur à combustion interne L'invention porte sur un système de détermination du bruit de combustion dans au moins un cylindre de moteur à combustion interne, embarqué à bord d'un véhicule automobile, et un procédé associé. De manière connue, les émissions des moteurs automobiles sont soumises à des normes strictes limitant les émissions polluantes par les véhicules automobiles. Pour limiter les émissions polluantes, il est important de bien maîtriser la combustion dans les moteurs pour limiter les émissions polluantes. La combustion dans les moteurs est généralement commandée par diverses stratégies de contrôle de fonctionnement du moteur implantées dans un calculateur embarqué. La connaissance du bruit de combustion généré dans les cylindres du moteur constitue une information importante, car elle permet d'optimiser le fonctionnement de moteur. Il existe des appareils de mesure spécifiques permettant de déterminer le bruit de combustion dans un cylindre du moteur, lors de tests de moteurs sur banc d'essai. Toutefois, un tel appareil ne peut être embarqué à bord d'un véhicule, et ne permet pas de connaître en temps réel le bruit de combustion dans un cylindre du moteur lors du roulage du véhicule. La demande de brevet FR 2 839 781 divulgue un système de notation du bruit de combustion dans un moteur Diesel de véhicule automobile, comprenant un capteur de pression par cylindre. Cette estimation ne délivre pas une valeur de bruit absolue, mais une note issue d'une comparaison entre le résultat du calcul effectué et une base de données existante, créée au préalable par un jury spécialisé, et 2909762 2 spécifique à chaque architecture de moteur. Un tel système ne peut être utilisé en temps réel, et vise la mise au point du moteur. La demande de brevet US 2003/01 96 637 porte sur un système embarqué en temps réel d'établissement d'une notation du bruit de 5 combustion dans un cylindre du moteur, qui est comparé à une valeur d'une base de données préexistante. Cette estimation n'est faite que dans certaines phases de fonctionnement durant lesquelles un problème de bruit de combustion est présent de manière évidente. Aussi, cette notation du bruit de combustion dans un cylindre n'est pas disponible 10 en continu, et ne permet pas aux systèmes embarqués de contrôle et de commande du moteur de tenir compte de cette information. Aussi, un but de l'invention est de remédier aux inconvénients et limitations évoqués ci-dessus, et notamment de pouvoir déterminer, en temps réel, lors du roulage d'un véhicule automobile, le bruit de 15 combustion dans un cylindre du moteur, et ce, de manière continue. Aussi, selon un aspect de l'invention, il est proposé un système de détermination du bruit de combustion dans au moins un cylindre de moteur à combustion interne, embarqué à bord d'un véhicule automobile, et comprenant un capteur de pression disposé dans la 20 chambre de combustion dudit cylindre du moteur. Le système comprend des moyens de sélection d'une suite de valeurs de la pression dans la chambre de combustion du cylindre correspondant à une phase de combustion dans le cylindre, ainsi que des moyens de détermination, en temps réel et de manière continue, du bruit de 25 combustion dans le cylindre à partir desdites valeurs sélectionnées de la pression dans la chambre de combustion du cylindre. I1 est ainsi possible de déterminer, en temps réel et de manière continue, le bruit de combustion dans un cylindre du moteur lors du roulage du véhicule. Les systèmes embarqués de contrôle et de 2909762 3 commande du fonctionnement du moteur peuvent tenir compte du bruit de combustion dans les cylindres du moteur, et ainsi optimiser la gestion du fonctionnement du moteur, notamment de manière à limiter les émissions polluantes. 5 Selon un mode de réalisation, lesdits moyens de détermination comprennent des premiers moyens de calcul de la somme des élévations à la puissance 2 desdites valeurs sélectionnées de la pression dans la chambre de combustion, et un compteur du nombre de valeurs sélectionnées. 10 La connaissance de la somme des élévations au carré des valeurs sélectionnées de la pression dans la chambre de combustion, correspondant à une phase de combustion dans le cylindre permet de déterminer le bruit de combustion dans le cylindre. Selon un mode de réalisation, lesdits moyens de détermination 15 comprennent des moyens d'élaboration du bruit de combustion en fonction de ladite somme et dudit nombre de valeurs sélectionnées. Le bruit de combustion calculé a une précision améliorée. Selon un mode de réalisation, lesdits moyens d'élaboration du bruit de combustion dans le cylindre sont adaptés pour calculer du 20 bruit de combustion dans le cylindre selon la relation : 1 N eh -\ Bruit = 97 +10 log10 L P1 2 N euh dans laquelle : Bruit représente le bruit de combustion du cylindre, en décibels audibles (dBA), 25 Nech représente le nombre de valeurs sélectionnées de la pression dans la chambre de combustion du cylindre correspondant à une phase de combustion, et 2909762 4 P, représente une valeur sélectionnée de la pression dans la chambre de combustion du cylindre, en Pascals (Pa). On obtient ainsi en temps réel et de manière continue une estimation précise du bruit de combustion dans un cylindre du moteur. 5 En variante, lesdits moyens d'élaboration du bruit de combustion dans le moteur peuvent comprendre une cartographie mémorisée. Une telle cartographie mémorisée peut être élaborée, lors d'essais, au moyen de la relation décrite précédemment. 10 Dans un mode de réalisation, le système comprend, en outre, des moyens de filtrage passe-bande des données fournies auxdits moyens de détermination par ledit capteur de pression. Le filtrage des données fournies par le capteur de pression permet d'améliorer la qualité des informations fournies par ce capteur, 15 et ainsi la précision de fonctionnement du système. Selon un mode de réalisation, lesdits moyens de sélection comprennent des moyens de comparaison avec un seuil de la valeur de la pression dans la chambre de combustion fournie par le capteur de pression, qui sont adaptés pour sélectionner une suite de valeurs de la 20 pression dans la chambre de combustion supérieures audit seuil I1 est ainsi possible de déterminer simplement une suite de valeurs de la pression dans la chambre de combustion fournies par le capteur correspondant à une phase de combustion dans le cylindre, et ce, sans nécessiter l'utilisation d'un capteur supplémentaire tel qu'un 25 capteur d'angle vilebrequin ou un capteur de la vitesse de rotation du moteur. Une phase de combustion dans le cylindre est ainsi détectée à coût réduit. Selon un autre aspect de l'invention, il est également proposé un procédé de détermination du bruit de combustion dans au moins un 2909762 5 cylindre de moteur à combustion interne, embarqué à bord du véhicule automobile. On détermine en temps réel et de manière continue le bruit de combustion dans le cylindre à partir d'un ensemble de valeurs sélectionnées de la pression dans la chambre de combustion du 5 cylindre correspondant à une phase de combustion dans le cylindre. Selon un mode de mise en oeuvre, on calcule la somme des élévations à la puissance deux, desdites valeurs sélectionnées de la pression dans la chambre de combustion, et on compte le nombre de valeurs sélectionnées. 10 D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, de quelques exemples nullement limitatifs, et faite référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un mode de réalisation d'un 15 système selon un aspect de l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique détaillée du système de la figure 1 ; et - la figure 3 illustre schématiquement le procédé selon un aspect de l'invention. 20 Dans la suite de la description, l'invention est décrite pour un cylindre du moteur, mais elle peut bien entendu s'appliquer à un nombre quelconque de cylindres du moteur pour lesquels on désire connaître le bruit de combustion, et en particulier pour l'ensemble des cylindres du moteur, munis respectivement d'un capteur de pression 25 disposé dans la chambre de combustion du cylindre. A cet effet, un système comprenant les moyens décrits mis en parallèle et respectivement dédiés à chacun des cylindres peut être envisagé, ou bien des moyens uniques déterminant le bruit de combustion lors d'une phase de combustion successivement pour chacun des cylindres. 2909762 6 Tel qu'il est illustré sur la figure 1, le moteur 1 à combustion interne comprend au moins une chambre de combustion 2 illustrée sur la figure 1 dans la partie haute d'un cylindre 3, à l'intérieur duquel se déplace un piston 4 connecté à une bielle 5 dont l'extrémité est reliée 5 à un vilebrequin 6. Une soupape d'admission 7 permet de commander l'admission en ouvrant ou obturant le conduit d'admission 8, en communication avec la chambre de combustion 2. Une soupape d'échappement 9 permet, quant à elle, d'obturer ou d'ouvrir le passage des gaz d'échappement en provenance de la chambre de combustion 2 10 vers le conduit d'échappement 10. Une unité de commande électronique 11, capable de gérer le fonctionnement de nombreux éléments du véhicule, reçoit à cet effet un certain nombre d'informations. Ces informations proviennent de différents capteurs placés notamment dans le moteur 1 et dans 15 différentes conduites, leurs signaux étant amenés à l'unité de commande électronique 11 pour que celle-ci puisse déterminer les valeurs de divers paramètres de fonctionnement d'éléments du véhicule, et notamment le bruit de combustion dans le cylindre 3 lors d'une phase de combustion. 20 Sur la figure 1, le moteur 1 est de type Diesel, muni d'un injecteur 12. L'invention s'applique également à un moteur à essence qui comprendrait alors une bougie d'allumage. Un capteur 13 de pression de combustion dans la chambre de combustion 2 transmet, par une connexion 14, la valeur de la pression 25 mesurée à l'unité de commande électronique 11. L'unité de commande électronique 11 comprend un module de sélection 15 d'une suite de valeurs de la pression dans la chambre de combustion 2 du cylindre 3 correspondant à une phase de combustion dans le cylindre 3, et un module de détermination 16, en temps réel et de manière continue, du 2909762 7 bruit de combustion dans le cylindre 3 à partir desdites valeurs sélectionnées par le module de sélection 15. Sur la figure 2, l'unité de command électronique 11 reçoit une mesure de la pression P; dans la chambre de combustion 2 du cylindre 5 3 mesurée par le capteur 13, par l'intermédiaire d'une connexion 20. Une connexion 21, dérivée de la connexion 20, transmet la mesure de la pression P, dans la chambre de combustion 2 du cylindre 3 à un module de filtrage 22 optionnel, permettant de filtrer le signal transmis par le capteur de pression 15, et améliorer ainsi la qualité de 10 la mesure effectuée et la précision du système. Le module de détermination 16 comprend un premier module de calcul 23 de la somme des élévations à la puissance deux, ou en d'autres termes la somme des élévations au carré, des valeurs sélectionnées de la pression dans la chambre de combustion 2, et un 15 compteur 24 du nombre de valeurs sélectionnées Nech. Le premier module de calcul 23 est mis en oeuvre, dans ce mode de réalisation, au moyen d'un multiplicateur 25 et d'un additionneur 26. Le multiplicateur 25 reçoit en entrée le signal de pression filtré par le module de filtrage 22 par une connexion 27, ainsi que par une 20 connexion 28 dérivée de la connexion 27 pour dupliquer le signal. En outre, le multiplicateur 25 reçoit en entrée une information binaire Comb du module de sélection 15, représentant la sélection ou non de la valeur P; de la pression de combustion transmise par le capteur 13. L'information binaire Comb vaut 1 lorsque la valeur de la 25 pression P; dans la chambre de combustion 2 transmise par le capteur 13 est sélectionnée par le module de sélection 15, et vaut 0 lorsque la pression P; dans la chambre de combustion 2 transmise par le capteur 13 n'est pas sélectionnée par le module de sélection 15. 2909762 8 Le module de sélection 15 met avantageusement en oeuvre un module de comparaison 29 de la pression P; dans la chambre de combustion avec un seuil prédéterminé. Ainsi, le module de sélection 15 détermine sans le surcoût d'un capteur supplémentaire une série de 5 valeurs P; de la pression dans la chambre de combustion 2 du cylindre 3 correspondant à une phase de combustion dans le cylindre 3. L'information de sélection Comb est transmise au multiplicateur 25 par une connexion 30, ainsi qu'au compteur 24 par une connexion 31 dérivée de la connexion 30. Le multiplicateur 25 10 effectue la multiplication des valeurs reçues sur ses trois entrées 27, 28 et 30, et transmet en sortie, par une connexion 32, le résultat à l'additionneur 26. En sortie du multiplicateur 25, la valeur transmise vaut donc soit la valeur de la pression de combustion mesurée P; élevée à la puissance deux P;2 si l'information de sélection Comb vaut 15 un, soit zéro si l'information de sélection Comb vaut zéro. Le module de détermination 16 comprend également un deuxième module de calcul 33 du bruit de combustion dans le cylindre 3 calculant le bruit de combustion Bruit du cylindre 3 selon la relation suivante : 1 N n 2 " 20 Bruit =97+10log10 LP; N euh En variante, le deuxième module de calcul 33 du bruit de combustion Bruit dans le cylindre 3 peut être remplacé par une cartographie mémorisée élaborée selon la même relation précédente. Le deuxième module de calcul 33 reçoit en entrée, par une 25 connexion 34, le nombre Nech de valeurs de la pression P; dans la chambre de combustion 2 ayant été sélectionnées par le module de sélection 15. Le deuxième module de calcul 33 reçoit également en entrée, par une connexion 35, la somme des élévations à la puissance 2909762 9 deux des valeurs sélectionnées de la pression P; dans la chambre de combustion 2 élaborée par l'additionneur 26. Le module de détermination 16 comprend également un module 36 capable de déterminer la fin d'une suite de valeurs P; de la pression dans la 5 chambre de combustion 2 à partir de l'information de combustion reçue par une connexion 37 dérivée de la connexion 30, et transmet au deuxième module de calcul 33, par une connexion 38, une information Fin_Comb indiquant qu'une phase de combustion dans le cylindre 3 se termine, afin que le deuxième module de calcul 33 puisse calculer le 10 bruit de combustion Bruit dans le cylindre 3 pour cette phase de combustion, au moyen de la relation précédemment citée. Ainsi, le deuxième module de calcul 33 délivre en sortie, par une connexion 39, le bruit de combustion Bruit dans le cylindre 3, dont la valeur peut être utilisée par divers systèmes embarqués à bord 15 du véhicule, et notamment pour gérer le fonctionnement du moteur, de manière à limiter les émissions polluantes. Bien évidemment, le module de détermination 16 réinitialise alors le système, et notamment le compteur 24 et l'additionneur 26. La figure 3 illustre la mise en oeuvre du procédé selon un 20 aspect de l'invention. On débute par l'acquisition d'une valeur P; de la pression dans la chambre de combustion 2 du cylindre 3 (étape 40). La valeur P; de la pression dans la chambre de combustion 2 est ensuite comparée à une valeur de seuil Seuil (étape 41). Cette comparaison est effectuée par le comparateur 29. En variante, une étape intermédiaire 25 entre les étapes 40 et 41 de filtrage du signal de la pression dans la chambre de combustion 2 peut être effectuée. Si la pression de combustion P; est supérieure ou égale au seuil Seuil, alors on continue l'intégration de la pression dans la chambre de combustion 2 élevée à la puissance deux (étape 42) au moyen du 2909762 10 premier module de calcul 23, et on met à jour le nombre de valeurs successives P; de la pression dans la chambre de combustion 2 sélectionnées par le module de sélection 15, au moyen du compteur 24 (étape 43). On passe ensuite à l'acquisition suivante par le capteur 13 5 en retournant à l'étape 40. Lorsque l'acquisition P; est inférieure au seuil Seuil (étape 41), on teste si l'acquisition précédente P;_1 était supérieure ou égale à ce seuil Seuil au moyen du comparateur 29 (étape 44). Si l'acquisition précédente Pi_1 était supérieure ou égale au seuil Seuil, cela signifie qu'il s'agissait de la dernière valeur d'une 10 suite de valeurs P; de la pression dans la chambre de combustion 2 du cylindre 3 correspondant à une phase de combustion (étape 45), ce qui est déterminé par le module 36. Le deuxième module de calcul 33 peut alors élaborer le bruit de combustion Bruit du cylindre 3 pour cette phase de combustion (étape 46). 15 La présente invention permet de déterminer, en temps réel et de manière continue, la valeur du bruit de combustion dans un ou plusieurs cylindres d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile, et ainsi permettre à divers systèmes embarqués d'aide au conducteur de tenir compte de cette information pour gérer plus 20 efficacement le fonctionnement du moteur, et notamment pour réduire les émissions polluantes. REVENDICATIONS 1. Système de détermination du bruit de combustion dans au moins un cylindre (3) de moteur à combustion interne (1), embarqué à bord d'un véhicule automobile, et comprenant un capteur de pression (13) disposé dans la chambre de combustion (2) dudit cylindre (3) du moteur (1), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de sélection (15) d'une suite de valeurs de la pression dans la chambre de combustion (2) du cylindre (3) correspondant à une phase de combustion dans le cylindre (3), et des moyens de détermination (16), en temps réel et de manière continue, du bruit de combustion dans le cylindre (3) à partir desdites valeurs sélectionnées de la pression dans la chambre de combustion (2) du cylindre (3). 2. Système selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens de détermination (16) comprennent des premiers moyens de calcul (23) de la somme des élévations à la puissance deux desdites valeurs sélectionnées de la pression dans la chambre de combustion (2), et un compteur (24) du nombre de valeurs sélectionnées. 3. Système selon la revendication 2, dans lequel, lesdits moyens de détermination (16) comprennent des moyens d'élaboration (33) du bruit de combustion en fonction de ladite somme et dudit nombre de valeurs sélectionnées. 4. Système selon la revendication 3, dans lequel, lesdits moyens d'élaboration (33) du bruit de combustion dans le cylindre (3) sont adaptés pour calculer le bruit de combustion dans le cylindre selon la relation : Bruit = 97 +10 log Io 1 Ne~n \,Nech L 2909762 12 dans laquelle : Bruit représente le bruit de combustion du cylindre (3), en décibels audibles, Nech représente le nombre de valeurs sélectionnées de la pression dans 5 la chambre de combustion du cylindre correspondant à une phase de combustion, et P; représente une valeur sélectionnée de la pression dans la chambre de combustion (2) du cylindre (3), en Pascals. 5. Système selon la revendication 3, dans lequel, lesdits 10 moyens d'élaboration (33) du bruit de combustion dans le moteur comprennent une cartographie mémorisée. 6. Système selon l'une des revendications précédentes, comprenant, en outre, des moyens de filtrage passe-bande (22) des données fournies auxdits moyens de détermination (16) par ledit 15 capteur de pression (13). 7. Système selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel lesdits moyens de sélection (15) comprennent des moyens de comparaison (29) avec un seuil de la valeur de la pression dans la chambre de combustion (2) fournie par le capteur de pression (13), et 20 sont adaptés pour sélectionner une suite de valeurs de la pression dans la chambre de combustion (2) supérieures audit seuil. 8. Procédé de détermination du bruit de combustion dans au moins un cylindre (3) de moteur à combustion interne (1), embarqué à bord d'un véhicule automobile, caractérisé par le fait que l'on 25 détermine en temps réel et de manière continue le bruit de combustion dans le cylindre (3) à partir d'un ensemble de valeurs sélectionnées de la pression dans la chambre de combustion (2) du cylindre (3) correspondant à une phase de combustion dans le cylindre (3). 9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel on calcule la somme des élévations à la puissance deux desdites valeurs 2909762 13 sélectionnées de la pression dans la chambre de combustion (2), et on compte le nombre de valeurs sélectionnées.