Brevet FR2903488A1 — publié le 20080111

Système de notation du bruit de combustion d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile. La présente invention concerne un système de notation du bruit de combustion d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile. On connaît déjà dans l'état de la technique, des systèmes de ce type, dans lesquels on utilise 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 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 au réglage de celui-ci, afin d'obtenir un fonctionnement optimal de ce moteur. De tels systèmes prennent de plus en plus d'importance, en particulier pour l'évaluation du bruit de combustion dans un moteur Diesel à injection directe par rampe commune d'alimentation en carburant, car dans ce type de moteur, un gradient de pression relativement violent produit par la combustion, excite le bloc moteur, ce qui produit un bruit de claquement caractéristique désagréable pour l'utilisateur, en particulier à bas régime et sous faible charge. L'optimisation du réglage du moteur nécessite donc une évaluation fiable du niveau de bruit, tel que celui-ci est perçu par l'utilisateur. Or, certains des systèmes développés dans l'état de la technique, pour estimer un tel bruit de combustion à partir de la pression dans le cylindre, délivrent des résultats chiffrés en décibels qu'il est alors difficile d'interpréter. D'autres systèmes nécessitent une instrumentation spécifique du moteur avec plusieurs accéléromètres. Or, ces capteurs sont très sensibles aux conditions de montage et les 30 comparaisons d'essais étalés dans le temps, nécessitent de nombreuses précautions. 2903488 2 D'autres systèmes sont basés sur des mesures de la pression cylindre et des filtrages spécifiques de ces signaux représentant l'atténuation globale du signal par le bloc moteur. Ces systèmes permettent d'estimer le niveau global du bruit émis par 5 un moteur sous la forme d'un résultat chiffré en décibels qu'il est également difficile d'analyser. Certains systèmes prennent en compte la fonction de transfert liée à la perception de l'oreille humaine en ajoutant une étape supplémentaire de filtrage. On pourra également se reporter au document FR-A- 2 839 781 au 10 nom de la Demanderesse qui décrit un système de notation délivrant une note chiffrée et bornée beaucoup plus riche en enseignements que les informations délivrées par les systèmes décrits précédemment. Toutefois, malgré les différents perfectionnements apportés, la prédictivité de ces outils peut être remise en cause sur certaines plages de 15 fonctionnement du moteur, car la fonction d'atténuation par le bloc moteur et la forme du filtre utilisé pour prendre en compte la fonction de transfert de l'oreille humaine sont très génériques et par conséquent peu représentatives des variétés d'architecture et de types de combustion. Par ailleurs, ces outils ne peuvent pas être utilisés pour déterminer les bras de levier de réglage du 20 moteur vis-à-vis du bruit de combustion. Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes. A cet effet, l'invention a pour objet un système de notation du bruit de combustion d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte : 25 - des moyens d'acquisition d'informations de pression dans au moins un cylindre du moteur sur plusieurs cycles de fonctionnement de celui-ci ; - des moyens de filtrage de ce signal de pression mesuré ; - des moyens d'acquisition d'informations d'angle de vilebrequin 30 du moteur et de régime de celui-ci ; - des moyens de calcul de la dérivée temporelle et angulaire de ce signal ; 2903488 3 - des moyens d'isolement permettant de séparer les parties de signal correspondant aux différents événements physiques ayant lieu au cours des différents cycles du moteur ; - des moyens de sélection de signaux de paramètres 5 prédéterminés parmi les signaux délivrés ; et -des moyens de calcul d'une note de bruit de combustion du moteur selon la relation : Note = f(Pi) i=1 à N Où f est un polynôme dont les constantes dépendent de 10 l'architecture et sont déterminées à partir d'une phase d'étalonnage, Pi désigne les paramètres mesurés et N est le nombre de paramètres mesurés. Selon une autre caractéristique, les moyens de filtrage comprennent un filtre passe-bas. 15 L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 représente un schéma synoptique illustrant la structure et le fonctionnement d'un système selon l'invention ; et 20 - la figure 2 représente des résultats obtenus grâce à un système selon l'invention. Comme cela a été indiqué précédemment, l'invention concerne donc un système de notation du bruit de combustion d'un moteur notamment Diesel de véhicule automobile. 25 Ce moteur peut être placé par exemple sur un banc d'essai moteur ou encore dans un compartiment moteur d'un véhicule automobile. Ce système comporte alors des moyens de mesure physique permettant entre autre l'acquisition d'un signal de pression dans les cylindres du moteur et le régime moteur, ainsi que des unités de contrôle pour traiter ces signaux et calculer une note globale. Cette note qui est une valeur chiffrée et bornée permet alors de classer les bruits de combustion sur une échelle de valeurs bornées et par conséquent d'améliorer la 2903488 4 calibration, c'est-à-dire la définition des paramètres de fonctionnement du moteur. Un tel système est d'une importance décisive dans la mise au point des moteurs et dans la vie de ceux-ci pour corriger leurs dérives de 5 fonctionnement. Le système selon l'invention ne présente plus les limitations des systèmes de l'état de la technique et peut être utilisé pour définir pour chaque moteur étudié, les bras de leviers de contrôle du moteur les plus influents sur le bruit de combustion et également les plus pertinents pour le 10 réduire et ceci, dès la phase préliminaire de mise au point. De même, un tel système permet de comparer quantitativement différentes bases moteur les unes avec les autres en confrontant les différentes notes obtenues sur une échelle de valeurs communes, c'est-à-dire une échelle de notes de référence bornées et choisies une fois pour 15 toute par l'utilisateur du système et ceci pour différentes conditions de fonctionnement du moteur et par exemple pour différentes conditions de régime de moteur et de charge. On a représenté sur la figure 1, le schéma synoptique d'un tel système. 20 Sur cette figure, te moteur, qui est par exemple un moteur Diesel de véhicule automobile, placé dans un banc d'essai ou dans un compartiment moteur d'un véhicule, est désigné par la référence générale 1. Ce moteur est associé à des moyens d'acquisition d'informations d'angle vilebrequin et de régime de rotation du moteur désignés par la 25 référence générale 2. Ce moteur est également associé à des moyens de mesure de la pression dans au moins l'un des cylindres du moteur en fonctionnement sur plusieurs cycles moteur, ces moyens comportant par exemple un ou plusieurs capteurs de pression cylindre et étant désignés par la référence 30 générale 3 sur cette figure. Des moyens de filtrage du signal de pression mesuré sont également prévus, ces moyens de filtrage étant désignés par la référence générale 4. 2903488 5 Ces moyens de filtrage comprennent par exemple un filtre passe-bas dont la fréquence de coupure s'adapte au signal mesuré pour en éliminer les perturbations hautes fréquences. Le signal de sortie de ces moyens est ensuite introduit dans des 5 moyens de calcul de la dérivée temporelle et angulaire de ce signal, ces moyens étant désignés par la référence générale 5. La sortie de ces moyens est associée à des moyens d'isolement permettant de séparer les différents événements physiques ayant lieu au cours des différents cycles moteur et s'exprimant dans le signal de pression 10 mesuré, filtré et délivré par les moyens de calcul de la dérivée temporelle de signal. Ces moyens d'isolement sont désignés par la référence générale 6. Les événements physiques mentionnés précédemment sont par exemple la compression, la détente naturelle ainsi que les différentes 15 phases de la combustion (combustion pilote, parties en pré-mélange et en diffusion de la combustion principale etc...). Des moyens de sélection d'informations désignés par la référence générale 7 sont ensuite prévus en sortie de ces moyens d'isolement pour permettre la récupération des informations nécessaires au calcul de la note. 20 Deux modes de fonctionnement peuvent être envisagés pour cette sélection d'informations. Le premier mode consiste en une projection des différents phénomènes physiques sur une base de fonctions mathématiques paramétrées. Le deuxième mode consiste en une lecture directe de points caractéristiques sur les courbes de gradients de pression. Pour les deux 25 modes de fonctionnement, la prise d'informations s'effectue pour chacun des cylindres mesurés et pour un certain nombre de cycles instantanés ou pour la moyenne de ces cycles. Chacun des paramètres est ensuite moyenné tant sur le nombre de cycles que sur le nombre de cylindres. Enfin, des moyens de calcul de la note désignés par la référence 30 générale 8, sont prévus pour calculer la note à partir des informations transmises par les moyens 7 et pour finaliser le traitement du signal. La note calculée se présente de préférence sous la forme d'un modèle polynomial selon la relation : 2903488 6 Note = f(Pi) i=1 à N Où P; désigne les paramètres mesurés et récupérés par les moyens 7, N est le nombre de paramètres mesurés et f est une fonction polynomiale. Les coefficients du polynôme f sont des constantes dépendant de 5 l'architecture du moteur et connus par détermination à partir d'une phase d'étalonnage. Pour connaître ces coefficients adaptés au moteur étudié, une phase préliminaire expérimentale de calibration est mise en oeuvre. Celle-ci est réalisée en effectuant une campagne d'essais moteur avec ce moteur dans 10 un banc expérimental comportant le système selon l'invention à l'exception des moyens de calcul de note 8 qui peuvent par exemple être simplement désactivés pour différentes situations de fonctionnement du moteur. A l'issue de cette campagne de mesure, les paramètres P; correspondant à chaque situation de fonctionnement du moteur, explorée 15 lors de la campagne d'essai, sont déterminés. Parallèlement, une procédure de notation par un Jury d'experts est mise en place pour déterminer une note chiffrée note_exp sur une échelle de notation prédéfinie, traduisant les différents niveaux de qualité perçus en moyenne par le Jury pour chaque situation de fonctionnement du moteur. Les valeurs des coefficients du 20 polynôme f sont alors calculées pour minimiser la différence en moyenne entre la note calculée note_cal par la formulation mathématique mentionnée précédemment et la note_exp de la cotation du Jury sur l'ensemble des situations de fonctionnement du moteur, explorées lors de la campagne d'essais de calibration. 25 Pour plus de précision, le modèle évoqué ci-dessus peut être bâti au cas par cas en fonction des caractéristiques, c'est-à-dire des paramètres P; du point à prédire. Dans toute la base de données de calibration, seules les x expériences les plus proches au sens de la distance euclidienne sur les vecteurs de paramètres P;, sont utilisées pour construire le modèle de 30 prédiction. Les paramètres utilisés peuvent par exemple être : 2903488 7 - l'amplitude du gradient de la combustion pilote la plus proche et la plus significative en amplitude dans le cas de plusieurs injections pilotes, l'instant du début de la combustion pilote, 5 la séparation entre le début de la combustion pilote et le début de la combustion principale, et la différente d'amplitudes entre la combustion pilote et la combustion principale. On conçoit alors que, grâce à un tel système, on peut également 10 envisager par exemple de concevoir des références de bruit de combustion sous la forme de cartographies de notes. Ces cartographies de notes sont des champs de valeurs de note dans un plan régime - charge comme cela est illustré sur la figure 2, obtenus en utilisant le système de cotation selon l'invention pour les différentes 15 situations de fonctionnement du moteur exploré. Les zones de notes Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6 et Z7 illustrées sur cette figure 2, dans le plan régime - charge, sont choisies arbitrairement et ne sont placées qu'à titre illustratif. Ces cartographies peuvent ensuite être utilisées comme des cibles à atteindre. 20 Bien entendu, d'autres modes de réalisation encore peuvent être envisagés. REVENDICATIONS 1.- Système de notation du bruit de combustion d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte : - des moyens (3) d'acquisition d'informations de pression dans au moins un cylindre du moteur sur plusieurs cycles de fonctionnement de celui-ci ; -des moyens (4) de filtrage de ce signal de pression mesuré ; - des moyens (2) d'acquisition d'informations d'angle de vilebrequin du moteur et de régime de celui-ci ; - des moyens (5) de calcul de la dérivée temporelle et angulaire de ce signal ; - des moyens (6) d'isolement permettant de séparer les parties de signal correspondant aux différents événements physiques ayant lieu au cours des différents cycles du moteur ; - des moyens (7) de sélection de signaux de paramètres prédéterminés parmi les signaux délivrés ; et - des moyens (8) de calcul d'une note de bruit de combustion du moteur selon la relation : Note = f(Pi) i=1 à N Où f est un polynôme dont les constantes dépendent de l'architecture et sont déterminées à partir d'une phase d'étalonnage, P; désigne les paramètres mesurés et N est le nombre de paramètres mesurés. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de filtrage (4) comprennent un filtre passe-bas.