Brevet FR3090047A1 — publié le 20200619

Description Titre de l'invention : Procédé de détection d'une combustion cliquetis dans un moteur DOMAINE TECHNIQUE ET OBJET DE L'INVENTION [0001] La présente invention concerne, de façon générale, le domaine de la combustion d'un moteur à combustion interne. [0002] L'invention porte plus particulièrement sur un procédé de détection d'une combustion cliquetis dans un moteur à combustion interne. Technique antérieure [0003] De manière connue, un moteur à combustion interne (ou « moteur à quatre temps ») comprend un piston et un cylindre comportant une chambre de combustion. La chambre de combustion est délimitée par la paroi latérale interne du cylindre. Le moteur transforme l'énergie potentielle, chimique, stockée dans un carburant en travail (énergie mécanique) grâce à des combustions très rapides. Un mélange carburé est renfermé dans la chambre de combustion et subit une phase de compression puis une phase de combustion sous l'effet d'un allumage commandé par une bougie. [0004] Plus précisément, un cycle de combustion comprenant quatre phases suivantes est réalisé : [0005] - une phase d'admission d'un mélange d'air et de carburant pulvérisé, réalisée par l'ouverture de la (des) soupape(s) d'admission et la descente du piston ; [0006] - une phase de compression du mélange air/essence par remontée du piston qui comprime le mélange, typiquement jusqu'à 30 bars et 400 °C à 500°c, dans la chambre de combustion, la (les) soupape(s) d'admission étant fermée(s) ; [0007] - une phase de combustion sous l'effet d'un allumage commandé par une bougie, des étincelles étant ainsi générées, et la combustion produite constituant le temps moteur ; 100081 - une phase d'échappement, comprenant l'ouverture de la (ou des) soupape(s) d'échappement et la remontée du piston qui chasse les gaz brûlés détendus dans le collecteur d'échappement. 100091 Un phénomène de combustion anormale, appelé « cliquetis », peut être produit. En général un cliquetis survient entre 10 et 50° après le Point Mort Haut (PMH), durant la détente du gaz, phase où la pression et la chaleur sont maximales dans la chambre de combustion. Cette chaleur va entraîner une inflammation chaotique de la partie de gaz combustible imbrûlé et l'apparition d'un cliquetis. Un cliquetis est perceptible extérieurement par un bruit métallique venant du moteur. De plus, au bout de quelques temps (selon l'intensité de cliquetis), l'accumulation des cliquetis conduira à la destruction du piston, des segments ou des parois du cylindre. 2 100101 Un certain nombre de méthodes d'estimation ou/et d'analyse du cliquetis est connu. La plupart de ces méthodes consistent à appliquer hors ligne (c'est à dire des traitements non effectués en temps réel) des étapes de calculs basées sur l'enregistrement d'un signal capturé par un capteur. Le signal capturé est un signal vibratoire représentatif des vibrations dudit moteur. [0011] Certaines autres de ces méthodes proposent des calculs réalisés en temps réel. Par exemple, un document FR2949511A 1 concerne une méthode dynamique de filtre avec des coefficients dont les valeurs sont modifiées d'une combustion à l'autre en fonction du point de fonctionnement du moteur. [0012] Néanmoins, les méthodes connues sont compliquées mais les résultats ne sont pas suffisamment satisfaisants. Une des misons probables est relative à des informations non-souhaitées dans le signal capturé. Plus précisément, un signal capturé enregistre des vibrations du moteur et comprend non seulement des informations relatives aux vibrations du moteur ducs aux cycles de combustion normale et à des phénomènes de combustion cliquetis (s'il en existe), mais aussi les informations parasites, autrement dit non-souhaitées, provenant des phénomènes indépendants des combustions normales et des combustions cliquetis, tels que du bruit lié à la mise en route de la climatisation ou du bruit généré par un injecteur d'essence. Ces informations parasites constituent des interférences pour la détection de phénomènes de combustion cliquetis. [0013] Pour pallier les inconvénients précités, la présente invention vise une solution robuste et simple pour différencier les informations sur les combustions (celles normales et celles cliquetis) des informations parasites, de sorte à améliorer les résultats des méthodes de détection de la survenance de combustions cliquetis. PRESENTATION GENERALE DE L'INVENTION [0014] Pour parvenir à ce résultat, la présente invention concerne un procédé de détection en temps réel d'une combustion cliquetis dans un moteur à combustion interne. Le moteur à combustion interne comprend au moins un cylindre dans lequel coulisse un piston, et au moins un capteur configuré pour capturer un signal vibratoire représentatif des vibrations du moteur. Le procédé de détection comprend une étape d'échantillonnage réalisée en appliquant une fenêtre d'observation au signal capturé, de sorte à générer un premier signal, ladite fenêtre d'observation présentant une durée couvrant au moins en partie la course du piston dans le cylindre pendant une phase de combustion ; une étape de filtrage réalisée par application d'un filtre passe-bande au premier signal, de sorte à générer un deuxième signal, ledit filtre passe-bande présentant une fréquence centrale qui varie sur la durée de la fenêtre d'observation ; et une étape d'analyse du deuxième signal de sorte à identifier l'occurrence d'une combustion cliquetis. [0015] L'invention permet donc de différencier, dans les informations contenues dans le signal capturé, celles liées aux combustions (combustions souhaitées et combustions 3 cliquetis) des celles non-souhaitées liées aux phénomènes indépendants des combustions. De cette manière, les informations non-souhaitées sont atténuées, ce qui améliore considérablement la détection et l'estimation de cliquetis. [0016] Avantageusement, la fréquence centrale du filtre passe-bande décroît sur la durée de la fenêtre d'observation. [0017] De façon avantageuse, la décroissance de la fréquence centrale du filtre passe-bande est déterminée en fonction d'au moins un des deux facteurs suivants : une position angulaire d'un arbre du moteur et une vitesse de rotation de l'arbre du moteur. [0018] De manière préférentielle, la durée de la fenêtre d'observation est inférieure ou égale à un cycle du moteur. [0019] Préférentiellement, la durée de la fenêtre d'observation étant inférieure ou égale à ladite phase de combustion. [0020] Avantageusement, l'étape d'analyse du deuxième signal comprend une étape de calcul d'un score cliquetis déterminé en fonction du deuxième signal ; et une étape de comparaison du score cliquetis avec une valeur seuil de sorte à identifier l'occurrence d'une combustion cliquetis. [0021] De façon avantageuse, l'étape de calcul du score cliquetis comprend une étape de re- dressement du deuxième signal ; et une étape d'intégration réalisée sur le deuxième signal redressé obtenu à l'issue de l'étape de redressement de sorte à calculer le score cliquetis en fonction de l'énergie correspondant au signal capturé sur ladite fenêtre d'observation. [0022] Préférentiellement, la fenêtre d'observation est une fenêtre angulaire [0023] L'invention concerne également un dispositif configuré pour détecter au moins une combustion cliquetis dans un moteur à combustion interne, le dispositif comprenant des moyens configurés pour mettre en oeuvre le procédé de détection tel que décrit précédemment. [0024] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront lors de la des- cription qui suit faite en regard des figures annexées données à titre d'exemples non limitatifs et dans lesquelles des références identiques sont données à des objets semblables. Brève description des dessins [0025] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et se référant aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs, dans lesquels des références identiques sont données à des objets semblables et sur lesquels : [0026] [fig.]] illustre les étapes d'un procédé de détection configuré pour identifier une combustion cliquetis, selon un mode de réalisation de l'invention ; [0027] [fig.2] est un spectrogramme correspondant à un signal capturé lors d'une phase de combustion pendant laquelle une combustion cliquetis se produit ; [0028] [fig.3] est un spectrogramme correspondant à un autre signal enregistrant seulement des vi- brations d'un moteur provenant des phénomènes indépendants des combustions. [0029] Il faut noter que les figures exposent l'invention de manière détaillée pour mettre en oeuvre l'invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l'invention le cas échéant. [0030] DESCRIPTION DETAILLEE D'UNE FORME DE REALISATION DE L'INVENTION [0031] La figure 1 illustre des étapes d'un procédé de détection 200 selon un mode de réa- lisation de r invention. Le procédé de détection 200 est configure pour identifier, en temps réel, une combustion cliquetis dans un moteur à combustion interne. Lc moteur, comprenant un piston et au moins un cylindre dans lequel coulisse un piston, est configure pour réaliser un cycle de combustion afin de transformer l'énergie produite par la combustion en énergie mécanique. La structure et le fonctionnement du moteur (i.c. le cycle de combustion) sont similaires à ceux décrits précédemment. [0032] Le moteur comprend en outre au moins un capteur configure pour capturer un signal vibratoire représentatif des vibrations dudit moteur. Selon un mode de réalisation, le capteur est un capteur piézo-électrique. L'invention est néanmoins indépendante de la nature de la combustion et de la technologie du capteur utilisé. L'invention est applicable aux moteurs qui effectuent un cycle de combustion comprenant au moins une phase de compression et une phase de combustion. [0033] Comme mentionnée précédemment, le signal capturé enregistre des vibrations du moteur et comprend des informations concernant des combustions normales et des combustions cliquetis (s'il en existe) et d'autres informations (non-souhaitées) provenant des phénomènes indépendants des combustions (normales et cliquetis). Le procédé de détection 200 est apte à différencier, dans les informations contenues dans le signal capturé, celles liées aux combustions (i.e. normales et cliquetis) de celles non-souhaitées liées aux phénomènes indépendants des combustions. Les phénomènes indépendants des combustions comprennent par exemple un bruit de la mise en route de la climatisation et un bruit d'un injecteur d'essence. [0034] Le procédé de détection 200 comprend une étape d'échantillonnage 210, une étape de filtrage 220 et une étape d'analyse 230. L'étape d'échantillonnage 210 est réalisée en appliquant une fenêtre d'observation au signal capturé, de sorte à générer un premier signal. Ce premier signal sera traité dans l'étape de filtrage 220. [0035] La fenêtre d'observation présentant une durée couvrant au moins en partie la course du piston dans le cylindre pendant une phase de combustion d'un cycle de combustion. De manière préférentielle, la durée de la fenêtre d'observation est inférieure ou égale à un cycle du moteur (i.e. un cycle de combustion). Avantageusement, la durée de la fenêtre d'observation étant inférieure ou égale à une phase de combustion. [0036] De manière préférentielle, la fenêtre d'observation est une fenêtre angulaire appliquée sur le signal capturé qui peut être préalablement traité par une transformation de signaux du domaine temporel vers celui du domaine fréquentiel. La transformation de signaux peut être réalisée par l'application de la transformation de Fourier ou par une autre méthode de transformation. Il est noté que l'invention est indépendante de la réalisation de la transformation de signaux, le signal capturé pouvant être nativement fréquenticl. [0037] L'étape de filtrage 220 est ensuite réalisée, par application d'un filtre passe-bande au premier signal obtenu à l'issue de l'étape d'échantillonnage 210, de sorte à générer un deuxième signal. Ledit filtre passe-bande présente une fréquence centrale qui, conformément à l'invention, varie sur la durée de la fenêtre d'observation. Préférentiellement, la fréquence centrale dudit filtre passe-bande décroît sur la durée de la fenêtre d'observation qui correspond, par exemple, à la phase de combustion. [0038] De cette manière, par rapport au signal capturé sans application des étapes d'échantillonnage 210 et de filtrage 220, le deuxième signal comprend moins d'informations non-souhaitées (liés aux phénomènes indépendants de combustions). Les informations non-souhaitées sont atténuées du fait du filtre passe-bande à fréquence centrale évolutive au cours de la fenêtre d'observation et contribuent donc moins à un score cliquetis calculé ultérieurement lors de l'étape d'analyse 230. [0039] Une des raisons de la décroissance de la fréquence centrale du filtre passe-bande est relative à un phénomène qui montre que la fréquence caractéristique des combustions cliquetis diminue légèrement lors d'une phase de combustion, comme montré par les formes similaires à une « virgule » et indiquées dans le spectrogramme de la figure 2. Ceci est dû au fait que le volume du cylindre (ou plus précisément, une chambre de combustion du cylindre) augmente pendant que le piston redescend. [0040] 111 est noté qu'un degré Vil, comme indiqué en abscisse des spectrogrammes des figures 2 et 3, est un degré vilebrequin. Ce degré vilebrequin est l'unité angulaire servant à cadencer le moteur. Un tour moteur représente 360 °Vil. Notamment, un cycle complet de combustion correspond à deux tours équivalents aux 720°Vil. [0041] A titre de comparaison, la figure 3 est un autre spectrogramme correspondant à un autre signal enregistrant seulement des vibrations d'un moteur provenant des phénomènes indépendants des combustions (e.g. la mise en route de la climatisation). Selon la figure 3, la fréquence caractéristique des bruits provenant des phénomènes in- 6 dépendants des combustions ne présente pas de décroissance. [0042] Dans un mode de réalisation avantageux, la décroissance de la fréquence centrale du filtre passe-bande est déterminée en fonction d'au moins un des deux facteurs suivants : une position angulaire d'un arbre du moteur et une vitesse de rotation de l'arbre du moteur. [0043] Ensuite, l'étape d'analyse 230 du deuxième signal (obtenu à l'issue de l'étape de filtrage 220) est réalisée de sorte à identifier l'occurrence d'une combustion cliquetis. Dans un mode de réalisation, cette étape d'analyse 230 comprend une étape de calcul 231 d'un « score cliquetis » déterminé en fonction du deuxième signal, et une étape de comparaison 232 du score cliquetis avec une valeur seuil de sorte à identifier l'occurrence d'une combustion cliquetis. [0044] Avantageusement, l'étape de calcul 231 comprend des étapes de redressement 2311 et d'intégration 2312. Lors de la réalisation de l'étape de calcul 231, le deuxième signal est redressé (l'étape de redressement 2311) et puis intégré (l'étape d'intégration 2312) de sorte à calculer un score cliquetis relative à l'énergie correspondant au signal capturé sur ladite fenêtre d'observation. [0045] Suite au calcul du score cliquetis (l'étape 231), l'étape de comparaison 232 est réalisée pour comparer le score cliquetis et la valeur seuil de sorte à identifier l'occurrence d'une combustion cliquetis. [0046] De manière préférentielle, la valeur seuil est prédéterminée relativement à un score moyen sans présence de cliquetis obtenu sur le moteur. Avantageusement, la valeur seuil est comprise entre deux fois et quatre fois la valeur du bruit moyen sans présence de cliquetis. [0047] L'invention permet donc de différencier, dans les informations contenues dans le signal capturé, celles liées aux combustions (combustions normales et combustions cliquetis) des celles non-souhaitées liées aux phénomènes indépendants des combustions. De cette manière simple et robuste, les informations non-souhaitées sont atténués, ce qui améliore considérablement la détection et l'estimation de cliquetis. [0048] L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation précédemment décrits mais s'étend à tout mode de réalisation conforme à son esprit. 7