Brevet FR2927123A1 — publié le 20090807

B07-2792FR û ODE/EVH Société par actions simplifiée dite : RENAULT s.a.s. Système et procédé de calibrage de l'offset d'un signal transmis par un capteur de mesure de pression disposé dans une chambre de combustion d'un moteur à combustion interne Invention de : CORDESSES Lionel EMERY Pascal FERREIRA DE ARAUJO Manoela NAVARRO Marcos 2 Système et procédé de calibrage de l'offset d'un signal transmis par un capteur de mesure de pression disposé dans une chambre de combustion d'un moteur à combustion interne La présente invention concerne de manière générale la commande de la phase de combustion dans les moteurs à combustion de type essence ou Diesel, à injection directe ou indirecte. Plus particulièrement, l'invention concerne un système et un procédé de calibrage de l'offset d'un signal transmis par un capteur de mesure de pression disposé dans une chambre de combustion d'un moteur à combustion interne. Les normes européennes anti-pollution devenant de plus en plus sévères en ce qui concerne les moteurs de véhicules automobiles, il est important pour les constructeurs de véhicules automobiles de bien maîtriser la phase de combustion dans les moteurs pour réduire les émissions polluantes des moteurs, sans détériorer leur consommation en carburant ni leurs performances. Pour ce faire, il est nécessaire de bien connaître cette phase de combustion et ses caractéristiques. De nombreuses stratégies de contrôle et de commande du fonctionnement d'un moteur à combustion interne implantées dans une unité de commande électronique visent au pilotage de la combustion à l'aide de capteurs de mesure de pression disposés dans des cylindres du moteur. Les données fournies par ces capteurs sont d'une grande importance, car ces capteurs mesurent des pressions au plus près de la combustion, dans des cylindres du moteur. La qualité des capteurs de pression est donc importante, et les dispersions de fabrication des capteurs de pression et leur dérive au cours du temps sont problématiques. 3 En effet, on observe de grandes dispersions en termes d'offset, ou, en d'autres termes de tension électrique minimale fournie par les capteurs. Cet offset varie avec la charge et la vitesse de rotation du moteur. Cette variation est gênante pour l'exploitation du signal issu du capteur de mesure de pression disposé dans le cylindre, par exemple pour déterminer des paramètres de combustion tels que l'angle vilebrequin sous lequel un pourcentage x de la charge dans le cylindre est brûlé (appelé CAx pour Crank Angle où x% est brûlé), le début de combustion, la pression maximale, le maximum de la dérivée de la pression, ou le bruit de combustion. La variation de l'offset peut empêcher l'estimation de la pression maximale ou l'estimation du bruit de combustion. I1 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 de véhicule automobile, comprenant un capteur de mesure de la pression dans le cylindre, et des moyens de conditionnement du signal délivré par le capteur en fonction des paramètres de conditionnement. Ce système comprend des moyens de recueil du signal délivré par le capteur de pression, 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, 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. Un tel système est basé sur une approche thermodynamique coûteuse en temps de calcul et nécessitant une solution numérique. 4 La demande de brevet français FR 07 03918 propose un dispositif corrigeant l'offset du signal issu d'un capteur de mesure de la pression dans le cylindre par le calcul de la dérivée du signal de mesure de la pression dans le cylindre, et le filtrage du signal de mesure de la pression dans le cylindre. Un tel système nécessite notamment des calculs tels que la dérivation du signal de mesure de la pression dans le cylindre, ce qui engendre un coût de calcul non négligeable. Un but de l'invention est de diminuer le coût engendré par le calibrage de l'offset du signal issu du capteur de mesure de pression situé dans le cylindre. I1 est proposé, selon un aspect de l'invention, un système de calibrage de l'offset d'un signal transmis par un capteur de mesure de pression disposé dans une chambre de combustion d'un cylindre de moteur à combustion interne, comprenant une unité de commande électronique munie de moyens de calibrage comprenant des moyens d'acquisition du signal de pression issu du capteur de mesure de la pression dans le cylindre et des moyens de filtrage linéaire passe-bas pour filtrer ledit signal de pression en un signal filtré de pression. Lesdits moyens de calibrage comprennent, en outre, des moyens d'établissement d'un signal d'écart représentatif de la différence entre le signal de pression issu du capteur de mesure de la pression dans le cylindre et le signal filtré de pression délivré par lesdits moyens de filtrage. Le système utilise des calculs de faible complexité, pouvant, en partie, être mis en oeuvre de manière analogique, aussi le coût de réalisation du système est réduit, ainsi que le coût en temps de calcul. Dans un mode de réalisation, dans lequel lesdits moyens de calibrage comprennent, en outre, des moyens d'élaboration d'un signal carré pouvant prendre deux valeurs, une valeur haute et une valeur basse. Selon un mode de réalisation, lesdits moyens d'élaboration sont adaptés pour affecter la valeur haute au signal carré lorsque ledit 5 signal d'écart est supérieur à un seuil supérieur, et pour affecter la valeur basse au signal carré lorsque ledit signal d'écart est inférieur à un seuil inférieur. On crée ainsi une hystérésis si la valeur de seuil supérieure est différente de la valeur de seuil inférieure. De cette façon, on peut s'affranchir du bruit à haute fréquence qui peut exister dans le signal de pression. Dans un mode de réalisation, lesdits moyens de calibrage comprennent, en outre, des premiers moyens de détermination d'un intervalle de temps durant lequel ledit signal carré est resté à la valeur haute. L'intervalle de temps durant lequel le signal est resté à la valeur haute correspond à un intervalle de temps autour de la pression minimale dans le cylindre du moteur au cours d'un cycle, ce qui équivaut à la pression dans les collecteurs d'échappement et d'admission. Selon un mode de réalisation, lesdits moyens de calibrage comprennent, en outre, des deuxièmes moyens de détermination d'une valeur du signal de pression à partir du signal de pression issu du capteur de mesure de la pression dans le cylindre pendant un intervalle de temps déterminé. Dans un mode de réalisation, lesdits moyens de calibrage comprennent, en outre, des premiers moyens de calcul d'une correction de l'offset du signal transmis par le capteur, égale à la différence entre ladite valeur du signal de pression et un offset souhaité paramétrable. 6 L'offset paramétrable correspond à la valeur donnée par le capteur, elle-même représentative de la pression dans les collecteurs d'admission et d'échappement. Cet offset dépend donc du capteur et du moteur. Selon un mode de réalisation, lesdits moyens de calibrage comprennent, en outre, des deuxièmes moyens de calcul d'un signal corrigé de pression, égal à la différence entre le signal de pression issu du capteur de mesure de la pression dans le cylindre et de ladite correction. Selon un autre aspect de l'invention, il est également proposé un procédé de calibrage de l'offset d'un signal transmis par un capteur de mesure de pression disposé dans une chambre de combustion d'un cylindre de moteur à combustion interne, dans lequel on effectue une acquisition du signal de pression issu du capteur de mesure de la pression dans le cylindre, et on applique un filtrage linéaire passe-bas pour filtrer ledit signal de pression en un signal filtré de pression. En outre, on établit un signal d'écart représentatif de la différence entre le signal de pression issu du capteur de mesure de la pression dans le cylindre et le signal filtré de pression délivré par lesdits moyens de filtrage. Dans un mode de mise en oeuvre, on élabore un signal carré pouvant prendre deux valeurs, une valeur haute et une valeur basse. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, de quelques exemples nullement limitatifs, et faisant en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une représentation schématique d'un système selon un aspect de l'invention ; et - la figure 2 illustre un procédé selon un aspect de l'invention. 7 Tel qu'il est illustré sur la figure 1, le moteur 1 à combustion diesel conventionnel, représenté schématiquement, 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 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 vers le conduit d'échappement 10. Une unité de commande électronique 11 assure le fonctionnement du moteur 1 et reçoit à cet effet un certain nombre d'informations. Ces informations proviennent de différents capteurs placés dans le moteur 1 et dans les différentes conduites, leurs signaux étant amenés à l'unité électronique de commande 11 pour que celle-ci puisse déterminer diverses valeurs de paramètres utiles à des systèmes embarqués à bord du véhicule du moteur, et notamment au système de calibrage de l'offset d'un signal transmis par un capteur de mesure de pression 12 disposé dans la chambre de combustion 2. La valeur de la pression mesurée est alors amenée par une connexion 13 à l'unité électronique de commande 11. Un capteur 14 de l'angle vilebrequin peut être placé au niveau du vilebrequin 6 et la mesure de l'angle vilebrequin est délivrée à l'unité de commande électronique 11 par une connexion 15. Pour ce type de moteur, l'unité électronique de commande 11 délivre, par l'intermédiaire de la connexion 16, une commande destinée à un injecteur 17. Bien entendu, la présente invention s'applique également à tout autre type de moteur à combustion interne. 8 L'unité de commande électronique 11 comprend un module de calibrage 18 comprenant un module d'acquisition 19 du signal de pression P_brut issu du capteur 12 de mesure de la pression dans le cylindre 3 et un module de filtrage linéaire passe-bas 20 pour filtrer le signal de pression P_brut en un signal filtré de pression Pfilt. Le module de calibrage 18 comprend également un module d'établissement 21 d'un signal d'écart Ecart_P représentatif de la différence entre le signal de pression P_brut issu du capteur 12 de mesure de la pression dans le cylindre 3 et le signal filtré de pression Pfilt délivré par le module de filtrage 20. En outre, le module de calibrage 18 comprend un module d'élaboration 22 d'un signal carré Top_Phaut pouvant prendre deux valeurs, une valeur basse Val_1 et une valeur haute Val_2. Lorsque le signal d'écart Ecart_P est supérieur à un seuil supérieur Seuil_sup, le module d'élaboration 22 affecte la valeur haute Val_2 au signal carré Top_Phaut, et lorsque le signal d'écart Ecart_P est inférieur à un seuil inférieur Seuil inf, le module d'élaboration 22 affecte la valeur basse Val_1 au signal carré Top_Phaut. Un premier module de détermination 23 permet de déterminer un intervalle de temps At durant lequel le signal carré Top_Phaut est resté à la valeur haute Val 2, et un deuxième module de détermination 24 permet de déterminer une valeur Plue du signal de pression P_brut issu du capteur 12 de mesure de la pression dans le cylindre 3 pendant l'intervalle de temps déterminé At. Un premier module de calcul 25 d'une correction Corr de l'offset du signal transmis par le capteur 12, égale à la différence entre ladite valeur Plue de pression à l'instant médian tm et un offset souhaité Poffst paramétrable, par exemple mémorisé dans une mémoire 26. Un deuxième module de calcul 27 d'un signal corrigé de pression 9 P_out, égal à la différence entre le signal de pression P_brut issu du capteur 12 de mesure de la pression dans le cylindre 3 et de ladite correction Corr. La figure 2 illustre le fonctionnement du système de la figure 1. On débute par une acquisition, par le module d'acquisition 19 du signal pression P_brut issu du capteur 12 de mesure de la pression dans le cylindre 3 (étape 30), et on effectue un filtrage de type passe-bas par le filtre passe-bas 20, par exemple avec une fréquence de coupure inférieure ou égale à 10 Hz (étape3l). On établit, par le module d'établissement 21, le signal d'écart Ecart_P représentatif de la différence entre le signal de pression P_brut issu du capteur 12 de mesure de la pression dans le cylindre 3 et le signal filtré de pression Pfilt délivré par le module de filtrage 20 (étape 32). Le module d'élaboration 22 permet d'élaborer le signal carré Top_Phaut (étape 33), et les modules 23, 24 et 25 permettent de déterminer l'intervalle de temps At durant lequel le signal carré Top_Phaut est resté à la valeur haute Val_2, la valeur Plue du signal de pression P_brut issu du capteur 12 de mesure de la pression dans le cylindre 3 pendant un intervalle de temps déterminé At, et la correction Corr de l'offset du signal transmis par le capteur 12, égale à la différence entre ladite valeur Plue du signal de pression à l'instant médian tm et l'offset souhaité Poffst paramétrable (étape 34). En d'autre termes, la correction Corr est calculée par la relation suivante : Corr = P lue û Poffst. La valeur Plue du signal de pression est déterminée à partir du signal de pression issu du capteur 12. Divers modes de mise en oeuvre peuvent être utilisés pour générer cette valeur Plue du signal de pression. 10 I1 est tout d'abord possible d'acquérir le signal de pression dans le cylindre pendant un intervalle de temps, compris entre : At/5, 2xAt/5 Cet intervalle de temps englobe ainsi la durée pendant laquelle la soupape d'échappement est ouverte et l'énergie de la combustion a été entièrement dégagée (At/5). I1 donne également une marge de sécurité avant le changement de sens de translation du piston (2xAt/5). Ceci rend le système et le procédé de calibrage plus robustes aux différents pistons. I1 est également possible, en variante, de réaliser une moyenne arithmétique des valeurs issues du capteur pendant l'intervalle de temps At. Ceci rend ainsi le système et le procédé de calibrage plus robustes au bruit. Enfin, le deuxième module de calcul 27 permet de calculer le signal corrigé de pression P_out, égal à la différence entre le signal de pression P_brut issu du capteur 12 de mesure de la pression dans le cylindre 3 et de ladite correction Corr (étape 35). En d'autres termes, la pression corrigée P_out est calculée par la relation suivante : P out=P brut-Corr. La présente invention permet, à coût réduit, de prendre en compte les dispersions de fabrication d'un capteur de mesure de pression disposé dans une chambre de combustion d'un moteur à combustion interne, et de prendre en compte les dérives de fonctionnement d'un tel capteur au cours du temps. REVENDICATIONS 1. Système de calibrage de l'offset d'un signal transmis par un capteur (12) de mesure de pression disposé dans une chambre de combustion (2) d'un cylindre (3) de moteur à combustion interne (1), comprenant une unité de commande électronique (11) munie de moyens de calibrage (18) comprenant des moyens d'acquisition (19) du signal de pression (P_brut) issu du capteur (12) de mesure de la pression dans le cylindre (3) et des moyens de filtrage linéaire passe-bas (20) pour filtrer ledit signal de pression (P_brut) en un signal filtré de pression (Pfilt), caractérisé en ce que lesdits moyens de calibrage (18) comprennent des moyens d'établissement (21) d'un signal d'écart (Ecart_P) représentatif de la différence entre le signal de pression (P_brut) issu du capteur (12) de mesure de la pression dans le cylindre (3) et le signal filtré de pression (Pfilt) délivré par lesdits moyens de filtrage (20). 2. Système selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens de calibrage (18) comprennent, en outre, des moyens d'élaboration (22) d'un signal carré (Top_Phaut) pouvant prendre deux valeurs, une valeur haute (Val_2) et une valeur basse (Val_1). 3. Système selon la revendication 2, dans lequel, lesdits moyens d'élaboration (22) sont adaptés pour affecter la valeur haute (Val_2) au signal carré (Top_Phaut) lorsque ledit signal d'écart (Ecart_P) est supérieur à un seuil supérieur (Seuil_sup), et pour affecter la valeur basse (Val_1) au signal carré (Top_Phaut) lorsque ledit signal d'écart (Ecart_P) est inférieur à un seuil inférieur (Seuilinf). 4. Système selon la revendication 3, dans lequel lesdits moyens de calibrage (18) comprennent, en outre, des premiers moyens 12 de détermination (23) d'un intervalle de temps (At) durant lequel ledit signal carré (Top_Phaut) est resté à la valeur haute (Val_2). 5. Système selon la revendication 4, dans lequel lesdits moyens de calibrage (18) comprennent, en outre, des deuxièmes moyens de détermination (24) d'une valeur (P_lue) du signal de pression (P_brut) à partir du signal de pression issu du capteur (12) de mesure de la pression dans le cylindre (3) pendant un intervalle de temps déterminé. 6. Système selon la revendication 5, dans lequel lesdits moyens de calibrage (18) comprennent, en outre, des premiers moyens de calcul (25) d'une correction (Corr) de l'offset du signal transmis par le capteur (12), égale à la différence entre ladite valeur (P_lue) du signal de pression et un offset souhaité (Poffst) paramétrable. 7. Système selon la revendication 6, dans lequel lesdits moyens de calibrage (18) comprennent, en outre, des deuxièmes moyens de calcul (27) d'un signal corrigé de pression (P_out), égal à la différence entre le signal de pression (P_brut) issu du capteur (12) de mesure de la pression dans le cylindre (3) et de ladite correction (Corr). 8. Procédé de calibrage de l'offset d'un signal transmis par un capteur (12) de mesure de pression disposé dans une chambre de combustion (2) d'un cylindre (3) de moteur à combustion interne (1), dans lequel on effectue une acquisition (30) du signal de pression (P_brut) issu du capteur (12) de mesure de la pression dans le cylindre (3), et on applique un filtrage linéaire passe-bas (31) pour filtrer ledit signal de pression (P_brut) en un signal filtré de pression (Pfilt), caractérisé en ce l'on établit (32) un signal d'écart (EcartP) représentatif de la différence entre le signal de pression (P_brut) issu du capteur (12) de mesure de la pression dans le cylindre (3) et le 13 signal filtré de pression (Pfilt) délivré par lesdits moyens de filtrage (20). 9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel on élabore (33) un signal carré (Top_Phaut) pouvant prendre deux valeurs, une valeur haute (Val_2) et une valeur basse (Val_1).