Brevet FR2916804A1 — publié le 20081205

Procédé de calibrage de l'offset d'un signal issu d'un capteur de pression dans une chambre de combustion La présente invention concerne le domaine des moteurs à combustion interne de type essence ou diesel à injection directe ou indirecte de carburant à n nombre de cylindres et propose en particulier, un procédé de calibrage de l'offset d'un signal issu d'un capteur de pression dans une chambre de combustion. Les normes européennes antipollution deviennent de plus en plus sévères sur les moteurs d'automobiles. II est important pour les io constructeurs automobiles de bien maîtriser la phase de combustion dans leurs moteurs pour limiter les émissions polluantes sans négliger leur consommation en carburant et leurs performances. Pour ce faire, il est nécessaire de bien connaître cette phase de combustion et ses caractéristiques. 15 De nombreuses stratégies de contrôle moteur implantées dans le calculateur de contrôle moteur visent au pilotage de la combustion via l'injection. Mais l'injection est tributaire de la qualité des actionneurs utilisés et les dispersions de fabrication des injecteurs et surtout leur dérive au cours du temps sont problématiques. En effet, on observe de grandes dispersions 20 en termes de pollution et de performance d'un moteur à un autre et surtout d'un cylindre à un autre. Lors de la mise au point moteur, des marges importantes sur les réglages sont définies ce qui a pour effet de dégrader les performances globales du moteur. Pour cela, les constructeurs automobiles avec l'aide de leurs sous- 25 traitants mettent au point des capteurs de pression cylindre fournissant une information riche du fait de leur proximité de la zone de combustion. Cependant, l'information issue de ces capteurs est parfois de mauvaise qualité et peu exploitable. Actuellement, l'un des problèmes présent sur le signal issu de ces 30 capteurs de pression cylindre est une variation de l'offset du signal, l' offset étant défini comme la limite basse de la tension délivrée par le capteur de pression cylindre et varie en fonction du régime et de la charge du moteur. Mais cette variation est gênante pour l'exploitation faite en aval du signal issu du capteur de pression cylindre. En effet, l'utilisation du signal issu du capteur de pression cylindre est effectuée en aval par des algorithmes qui extraient du signal représentatif de la pression des paramètres de combustion. Les paramètres de combustion sont, par exemple, l'angle vilebrequin sous lequel un pourcentage x de la charge dans le cylindre est brûlé (appelé CAx pour Crank Angle où x% est brulé), le début io de combustion, la pression maximum, le maximum de la dérivée de la pression, le bruit de combustion, etc.... La variation de l'offset empêche complètement, par exemple, l'estimation de la pression maximum ou rend complètement impossible l'utilisation de certains algorithmes d'estimation du bruit de combustion. 15 II est connu par le brevet FR 2 862 711 un système de calibrage d'une chaîne d'acquisition de la pression dans un cylindre d'un moteur diesel pour véhicule automobile, du type comportant un capteur de pression cylindre associé au cylindre et des moyens de conditionnement du signal délivré par le capteur en fonction des paramètres de conditionnement. Ce système 20 comprend des moyens de recueil du signal délivré par le capteur de pression cylindre, une unité de traitement d'informations adaptée pour déterminer les valeurs des paramètres de conditionnement en fonction d'un modèle thermodynamique polytropique de l'évolution de la pression dans le cylindre et du signal délivré par le capteur de pression recueilli par les moyens de 25 recueil, et des moyens de modification des valeurs des paramètres de conditionnement dans la chaîne d'acquisition en fonction des valeurs des paramètres de conditionnement déterminées par l'unité de traitement d'informations. Cependant, un tel système est basé sur une approche thermodynamique coûteuse en temps de calcul nécessitant une solution 30 numérique pour son implantation. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients de l'art antérieur en proposant un procédé de calibrage de l'offset d'un signal issu d'un capteur de pression dans une chambre de combustion permettant d'améliorer la qualité du signal issu de ce capteur et de le rendre plus exploitable. Pour atteindre ce but, le procédé de calibrage de l'offset d'un signal représentatif de la pression (P_brut) dans une chambre de combustion d'un moteur à combustion interne à injection directe ou indirecte de carburant, un capteur de pression cylindre étant disposé dans la chambre de combustion à proximité d'un conduit d'échappement et relié à une unité de calibrage comprenant un moyen d'acquisition du signal de pression issu du capteur de io pression cylindre, des moyens de traitement de ce signal représentatif de la pression et issu du capteur de pression cylindre et une mémoire est caractérisé en qu'il comprend : - une étape d'acquisition et de mémorisation du signal de pression (P_brut) issu du capteur de pression cylindre ; 15 - une première étape de traitement du signal de pression (P_brut) en un signal filtré de pression (P_filt) et une étape de mémorisation du signal filtré de pression (P_filt) ; - une seconde étape de traitement du signal de pression (P_brut) pour obtenir un signal filtré de la valeur absolue de la dérivée du signal de 20 pression (IP'_brutl_filt) et une étape de mémorisation de ce signal (IP'_brutl_filt) ; - et une troisième étape de traitement pour obtenir un signal de pression dont l'offset est corrigé (P_corr). Selon, une autre particularité, le signal de pression dont l'offset est 25 corrigé (P_corr) est déterminé selon la relation : P corr = P brutù A*P filt + B*IP' brut1_filt où A et B sont des constantes à calibrer. Selon une autre particularité, la seconde étape de traitement du signal de pression (P_brut) comprend une première étape de calcul de la dérivée 30 du signal de pression (P'_brut), une seconde étape de calcul de la valeur absolue (IP'_brutl) de la dérivée du signal de pression, et une étape de filtrage de la valeur absolue (IP'_brutl_filt) de la dérivée du signal de pression. Selon une autre particularité, la première étape de traitement consiste en un filtrage du signal de pression (P_brut) pour obtenir un signal filtré 5 (P_filt). Selon une autre particularité, les étapes de filtrage sont réalisées au moyen d'un circuit électronique du type filtre linéaire passe bas dont la fréquence de coupure est inférieure à 10 Hz. Selon une autre particularité, le procédé de calibrage est réalisable io soit de manière analogique au moyen de circuits électroniques ou soit de manière numérique. Selon une autre particularité, le signal de pression dont l'offset est corrigé (P_corr) est déterminé selon une relation variante : P_corr = P brutù A*P_filt + B*IP' brut1_filt + P_offs 15 où A et B sont des constantes à calibrer et la valeur constante de la pression (P_offs) représente la possibilité d'ajouter un offset au signal de pression (P_brut). Un autre but est atteint en proposant un système de détermination de l'offset d'un signal de pression (P_brut) permettant la mise en oeuvre du 20 procédé de calibrage caractérisé en ce que le système comporte un capteur de pression cylindre relié à une unité de calibrage comportant des moyens de traitement pour acquérir, via un moyen d'acquisition, et mémoriser, via une mémoire, un signal représentatif de la pression (P_brut) issu de ce capteur de pression cylindre, et un programme exécuté par les moyens de 25 traitement pour obtenir d'une part un signal filtré (P_filt) et d'autre part, un signal filtré de la valeur absolue de la dérivée du signal de pression (IP' brutl filt) et calculer le signal de pression dont l'offset est corrigé (P_corr). L'invention propose également une utilisation du signal de pression 30 dont l'offset est corrigé (P_corr) caractérisée en ce qu'elle permet de déterminer les paramètres de combustion. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux figures annexées données à titre d'exemples non limitatifs dans lesquelles : s la figure 1 illustre le dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention ; - la figure 2 représente un organigramme du procédé selon l'invention ; - la figure 3 illustre un exemple de réalisation du procédé selon io l'invention : la figure 3a représentant un signal de pression issu du capteur de pression cylindre et un signal après la première étape de traitement, la figure 3b représentant les différents signaux obtenus lors de la seconde étape de traitement et la figure 3c représentant un signal de pression avec correction de l'offset. 15 Le procédé selon l'invention permet de recaler l'offset d'un signal représentatif de la pression dans une chambre de combustion (2) d'un moteur à combustion interne de type essence ou diesel à injection directe ou indirecte de carburant à n nombre de cylindres. En référence à la figure 1, un tel moteur comprend un conduit 20 d'admission (1) dans lequel se déplace un flux d'admission selon une direction parallèle à l'axe de symétrie du conduit d'admission (1), ce flux d'admission entrant dans la chambre de combustion (2) de façon à être compressé et détendu par le mouvement rectiligne d'un piston (5), ce mouvement rectiligne se transformant en rotation par l'intermédiaire d'une 25 bielle (6), en dessous de laquelle est disposée un capteur (8) d'angle vilebrequin relié à une unité de calibrage (7). Le flux ainsi détendu est chassé vers l'échappement par un conduit d'échappement (3) en se déplaçant selon une direction parallèle à l'axe de symétrie du conduit d'échappement (3). Un capteur (4) de pression cylindre est disposé dans la chambre de combustion 30 (2) à proximité du conduit d'échappement (3) de façon à ce que l'information issue de ce capteur (4) de pression cylindre soit prise au plus près de la zone de combustion. Ce capteur de pression cylindre (4) est relié à l'unité de calibrage (7) comportant un moyen d'acquisition d'un signal représentatif de la pression (P_brut) issu du capteur (4) de pression cylindre, des moyens de traitement de ce signal de pression (P_brut) et une mémoire. Un programme exécuté par les moyens de traitement permet d'obtenir d'une part un signal filtré (P_filt) et d'autre part, un signal filtré de la valeur absolue de la dérivée du signal de pression (IP'_brutl_filt) et de calculer le signal de pression dont l'offset est corrigé (P_corr). Le procédé de calibrage de l'offset d'un signal brut représentatif de la pression (P_brut) dans une chambre de combustion (2) est basé sur un io principe de filtrage basse fréquence du signal de pression et de sa dérivée temporelle et est réalisable soit de manière numérique ou soit de manière analogique au moyen de circuits électroniques. II est à noter que la mise en oeuvre du procédé de manière analogique est une solution peu coûteuse et simple à mettre en oeuvre. 15 En référence à la figure 2, ce procédé comprend une étape d'acquisition (40) du signal de pression (P_brut) issu du capteur (4) de pression cylindre par le moyen d'acquisition de l'unité de calibrage (7). Ce signal de pression (P_brut) est ensuite mémorisé lors d'une étape de mémorisation (400) dans la mémoire de l'unité de calibrage (7). 20 Le procédé comprend ensuite une première étape de traitement (41) du signal de pression (P_brut). Cette étape de traitement (41) consiste à réaliser un filtrage du signal de pression (P_brut) afin d'obtenir un signal filtré (P_filt). Le filtrage est réalisé au moyen d'un circuit électronique du type filtre linéaire passe bas dont la fréquence de coupure est basse c'est à dire 25 inférieure à 10 Hz. Le signal filtré (P_filt) est ensuite mémorisé lors d'une étape de mémorisation (410) dans la mémoire de l'unité de calibrage (7). Une seconde étape de traitement du signal de pression (P_brut) est nécessaire pour obtenir un signal filtré de la valeur absolue de la dérivée du signal de pression (IP'_brutl_filt). Cette étape de traitement comprend une 30 première étape de calcul (42) de la dérivée (P'_brut) du signal de pression, une seconde étape de calcul (43) de la valeur absolue (IP'_brutl) de la dérivée (P'_brut) du signal de pression calculée lors de la première étape de calcul (42), et une étape de filtrage (44) de la valeur absolue (IP'_brutl) de la dérivée (P'_brut) du signal de pression calculée lors de la seconde étape de calcul (43). Cette étape de filtrage (44) est également réalisée au moyen d'un circuit électronique du type filtre linéaire passe bas dont la fréquence de coupure est basse c'est à dire inférieure à 10 Hz, cette fréquence de coupure étant proche de la fréquence de coupure utilisée lors de la première étape de traitement (41). Le signal filtré de la valeur absolue de la dérivée du signal de pression (IP'_brutl_filt) est ensuite mémorisé lors d'une étape de mémorisation (440) dans la mémoire de l'unité de calibrage (7). io Et, une troisième étape de traitement (45) permet d'obtenir un signal de pression dont l'offset est corrigé (P_corr). L'obtention d'un tel signal est réalisée selon la relation : P corr = P brutû A*P filt + B*I P' brut'_filt où A et B sont des constantes à calibrer qui servent à donner plus ou moins 15 de poids à l'action du terme A*P_filt par rapport à celle du terme B*IP'_brutI_filt . Dans l'exemple de réalisation de l'invention, la constante A est égale à 1 et la constante B est égale à 15. P_brut est le signal de pression de l'étape d'acquisition (40), P_filt est le signal résultant de la première étape de traitement (41) et IP'_brutl_filt est le signal résultant de la 20 seconde étape de traitement. On décrira ci-après un exemple de réalisation du procédé selon l'invention qui vient d'être décrit. La figure 3 représente les différents signaux obtenus après les différentes étapes de traitement (41, 42, 43, 44, 45). La tension en volts est notée en ordonnée et le temps en secondes en abscisse. 25 La figure 3a représente d'une part, le signal de pression (P_brut) issu du capteur (4) de pression cylindre et d'autre part, le signal filtré (P_filt) obtenue après la première étape de traitement (41). Ces signaux sont représentés en fonction du temps en secondes. Dans cette situation, la variation (A) de l'offset représenté par la limite entre la courbe du signal filtré 30 (P_filt) et le zéro de la tension est relativement importante en fonction du temps. II faut en conclure que la première étape de traitement (41) ne permet pas à elle seule de corriger l'offset du signal de pression (P_brut) issu du capteur (4) de pression cylindre. La figure 3b représente d'une part, le signal de la valeur absolue (IP' brutl) de la dérivée du signal de pression obtenu lors de la seconde étape de traitement après les deux étapes de calcul (42) et (43) et d'autre part, le signal filtré (IP'_brutl_filt) de la valeur absolue de la dérivée du signal de pression obtenu lors de la seconde étape de traitement. Ces signaux sont représentés en fonction du temps en secondes. Dans cette situation, la variation de l'offset représentée par la limite entre la courbe du signal filtré io (IP'_brutl_filt) et le zéro de la tension a diminué par rapport à la variation (A) de l'offset représentée à la figure 3a. Il faut en conclure que la seconde étape de traitement permet de diminuer la variation de l'offset du signal de pression (P_brut) issu du capteur (4) de pression. La figure 3c représente le signal de pression avec offset corrigé 15 obtenue après la troisième étape de traitement (45). La variation de l'offset est dans cette situation négligeable car minime et les signaux sont ainsi de meilleur qualité et beaucoup plus exploitables. Une variante du procédé selon l'invention qui vient d'être décrit est aussi proposée. En effet, la troisième étape de traitement permettant 20 d'obtenir un signal de pression dont l'offset est corrigé (P_corr) peut être réalisée selon la relation : P torr = P brutù A*P Mt + B*I P' brutj_filt + P offs où A et B sont des constantes à calibrer qui servent à donner plus ou moins de poids à l'action du terme A*P_filt par rapport à celle du terme 25 B*lP'_brut' _filt . Dans l'exemple de réalisation de l'invention, la constante A est égale à 1 et la constante B est égale à 15. La valeur de la pression (P_offs) représente la possibilité d'ajouter un offset supplémentaire au signal de pression (P_brut), mais cette offset aura l'avantage d'être constant et paramétrable. P_brut est le signal de pression de l'étape d'acquisition 30 (40), P_filt est le signal résultant de la première étape de traitement (41) et IP' brutl filt est le signal résultant de la seconde étape de traitement. L'étape d'acquisition (40), la première étape de traitement (41) et la seconde étape de traitement (42) restent inchangées par rapport à la description faite ci dessus. Un des avantages de l'invention est que le procédé de calibrage de l'offset du signal représentatif de la pression dans une chambre de combustion d'un moteur à combustion interne permet d'améliorer la qualité du signal et ainsi de le rendre plus exploitable afin d'en extraire des paramètres de combustion nécessaires à la bonne maîtrise de la phase de combustion d'un tel moteur. io II doit être évident pour les personnes versées dans l'art que la présente invention permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans l'éloigner du domaine d'application de l'invention comme revendiqué. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration, mais peuvent être 15 modifiés dans le domaine défini par la portée des revendications jointes, et l'invention ne doit pas être limitée aux détails donnés ci-dessus. REVENDICATIONS 1. Procédé de calibrage de l'offset d'un signal représentatif de la pression (P_brut) dans une chambre de combustion (2) d'un moteur à combustion interne à injection directe ou indirecte de carburant, un capteur (4) de pression cylindre étant disposé dans la chambre de combustion (2) à proximité d'un conduit d'échappement (3) et relié à une unité de calibrage (7) comprenant un moyen d'acquisition du signal de pression (P_brut) issu du capteur (4) de pression cylindre, des moyens de traitement de ce signal représentatif de la pression (P_brut) et issu du capteur (4) de pression io cylindre et une mémoire caractérisé en qu'il comprend : - une étape d'acquisition (40) et de mémorisation (400) du signal de pression (P_brut) issu du capteur (4) de pression cylindre - une première étape de traitement (41) du signal de pression (P_brut) en un signal filtré de pression (P filt) et une étape de mémorisation 15 (410) du signal filtré de pression (P filt) ; - une seconde étape de traitement du signal de pression (P_brut) pour obtenir un signal filtré de la valeur absolue de la dérivée du signal de pression (IP'_brutl_filt) et une étape de mémorisation (440) de ce signal (IP'_brutl_filt) ; 20 - et une troisième étape de traitement (45) pour obtenir un signal de pression dont l'offset est corrigé (P_corr). 2. Procédé de calibrage selon la revendication 1, dans lequel le signal de pression dont l'offset est corrigé (P_corr) est déterminé selon la relation : P_corr = P_brut û A*P filt + B*IP' brutj_filt 25 où A et B sont des constantes à calibrer. 3. Procédé de calibrage selon la revendication 1, dans lequel le signal de pression dont l'offset est corrigé (P_corr) est déterminé selon une relation variante : P_corr = P brutû A*P filt + B*IP' brutJ_filt + P_offsoù A et B sont des constantes à calibrer et la valeur constante de la pression (P_offs) représente la possibilité d'ajouter un offset au signal de pression (P_brut). 4. Procédé de calibrage selon une des revendications 1 à 3, dans s lequel la seconde étape de traitement du signal de pression (P_brut) comprend une première étape de calcul (42) de la dérivée (P'_brut) du signal de pression, une seconde étape de calcul (43) de la valeur absolue (IP'_brutl) de la dérivée du signal de pression, et une étape de filtrage (44) de la valeur absolue (IP'_brutl) de la dérivée du signal de pression. 10 5. Procédé de calibrage selon une des revendications 1 à 4, dans lequel la première étape (41) de traitement consiste en un filtrage du signal de pression (P_brut) pour obtenir un signal filtré (Pfilt). 6. Procédé de calibrage selon une des revendications 1 à 5, dans lequel les étapes de filtrage (41) et (44) sont réalisées au moyen d'un circuit 15 électronique du type filtre linéaire passe bas dont la fréquence de coupure est inférieure à 10 Hz. 7. Procédé de calibrage selon une des revendications 1 à 6, dans lequel le procédé de calibrage est réalisable soit de manière analogique au moyen de circuits électroniques ou soit de manière numérique. 20 7. 8. Système de calibrage permettant la mise en oeuvre du procédé de calibrage d'un signal représentatif de la pression (P_brut) selon une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le système comporte un capteur (4) de pression cylindre relié à une unité de calibrage (7) comportant des 25 moyens de traitement pour acquérir, via un moyen d'acquisition, et mémoriser, via une mémoire, un signal représentatif de la pression (P_brut) issu de ce capteur (4) de pression cylindre, et un programme exécuté par les moyens de traitement pour obtenir d'une part un signal filtré (P_filt) et d'autre part, un signal filtré de la valeur absolue de la dérivée du signal de pression(IP'_brutl_filt) et calculer le signal de pression dont l'offset est corrigé (P_corr). 9. Utilisation du procédé de calibrage selon une des revendications 1 à 7 caractérisée en ce que le signal de pression dont l'offset est corrigé 5 (P_corr) permet de déterminer les paramètres de combustion.