EP2122321A1 - Procede de traitement d'un signal de pression et dispositif correspondant - Google Patents

Procede de traitement d'un signal de pression et dispositif correspondant

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EP2122321A1
EP2122321A1 EP08761910A EP08761910A EP2122321A1 EP 2122321 A1 EP2122321 A1 EP 2122321A1 EP 08761910 A EP08761910 A EP 08761910A EP 08761910 A EP08761910 A EP 08761910A EP 2122321 A1 EP2122321 A1 EP 2122321A1
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EP
European Patent Office
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signal
representative
pressure
threshold
establishing
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08761910A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Lionel Cordesses
Marco Marsilia
Marcos Navarro
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renault SAS
Original Assignee
Renault SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renault SAS filed Critical Renault SAS
Publication of EP2122321A1 publication Critical patent/EP2122321A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00—Testing of engines
    • G01M15/04—Testing internal-combustion engines
    • G01M15/08—Testing internal-combustion engines by monitoring pressure in cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/023—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining the cylinder pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/028—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining the combustion timing or phasing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D2041/1413—Controller structures or design
    • F02D2041/1432—Controller structures or design the system including a filter, e.g. a low pass or high pass filter
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
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    • F02D41/28—Interface circuits
    • F02D2041/281—Interface circuits between sensors and control unit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3017—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used
    • F02D41/3035—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the premixed charge compression-ignition mode

Definitions

  • the present invention relates to the field of combustion detection for an internal combustion engine.
  • the invention relates, according to a first of its objects, to a method of processing a pressure signal (p) originating from a pressure sensor mounted in a combustion chamber, with a view to detecting combustion in a combustion engine. internal combustion, comprising the steps of:
  • the object of the present invention is to remedy these drawbacks by proposing a method, and its implementation device, aimed at determining the moment of start of combustion, with for only initial information the value of the pressure signal (p).
  • the present invention is advantageously implemented in a so-called HCCI engine, for "Homogeneous Charge Compression Ignition" in which the air-fuel mixture is mixed in the most homogeneous manner possible and compressed. strongly enough to reach the point of self-ignition.
  • the device according to the invention is essentially characterized in that it furthermore comprises a step of: determining if the combustion took place during a phase of relaxation of the thermodynamic cycle.
  • the method according to the invention further comprises the steps of: - establishing a signal (pi) representative of the time derivative filtered by a low-pass filter of the pressure signal (p), the establishment of the signal (pi) and the filtering of the time derivative being carried out by a block (1), - establishing a signal (p2) representative of the comparison between the value of the signal (pi) and a threshold (threshold), establish a signal (p5) representative of the comparison between the value of the pressure signal (p) and a threshold (threshold4), establish a signal (Q) representative of the beginning of the expansion phase in the thermodynamic cycle by combining the signals ( p2) and (p5).
  • the time derivative of the pressure signal (p) represents an image of the quality of the combustion.
  • the method according to the invention further comprises the steps of: establishing a signal (e4) representative of the comparison between the value of the error signal (e) and a threshold (threshold 2), - establishing an intermediate signal (X) representative of a strong and rapid increase of the pressure in the combustion chamber in the expansion phase, by combining the signals (Q), (p2) and (e4).
  • the method according to the invention further comprises a step of: determining if the combustion took place during a compression phase of the thermodynamic cycle.
  • the method according to the invention advantageously further comprises a step of: - establishing a signal (e6) representative of the comparison between the value of the error signal (e) and a threshold (threshold 3).
  • the method according to the invention further comprises a step of: - producing a control signal (z) filtering means having a variable gain (7) to obtain a variable gain (KO, K1) depending on the value of the intermediate signal (X) or the signal (e6).
  • a single integrator (1 / S) downstream of the filtering means having a variable gain is advantageously simple and of limited cost.
  • the present invention also relates to a device capable of implementing the method according to the invention.
  • the device according to the invention is a device for acquiring and processing a pressure signal (p) originating from a pressure sensor mounted in a combustion chamber of an internal combustion engine, to detect a combustion, the device being capable of implementing the method according to any one of the preceding claims, and comprising: - means for acquiring the pressure signal (p), means for processing said signal of pressure (p),
  • the device is essentially characterized in that the means for detecting the evolution of the pressure signal (p):
  • thermodynamic cycle are configured to at least detect a pressure drop of the pressure signal (p), so as to determining whether the thermodynamic cycle is in the expansion phase, and comprises means for detecting an increase in pressure during said relaxation phase of the thermodynamic cycle, so as to determine whether the combustion occurred during said relaxation phase of the thermodynamic cycle.
  • the device further comprises: - means (1) for establishing a signal (pi) representative of the time derivative of the pressure signal (p) filtered by a low-pass filter, comparison means (2) to establish a signal (p2) representative of the comparison between the value of the signal (pi) and a threshold (threshold), comparison means (5) for establishing a signal (p5) representative of the comparison between the value of the signal of pressure (p) and a threshold (threshold 4), comparison means (4) for establishing a signal (e4) representative of the comparison between the value of the error signal (e) and a threshold (threshold 2), and means (3) to establish a signal (Q) representative of the beginning of the expansion phase in the thermodynamic cycle by combining the signals (p2) and (p5).
  • the means (3) for establishing a signal (Q) representative of the beginning of the expansion phase in the thermodynamic cycle comprise an RS flip-flop whose input (S) is connected to the output of an AND logic gate whose inputs are connected to the signals (p2) and (p5), and whose input (R) is connected to the inverted signal (p5).
  • FIG. 1 represents the time evolution of a pressure signal when the combustion takes place during the compression phase
  • FIG. 2 represents the time evolution of a pressure signal when the combustion takes place during the expansion phase
  • FIG. 3 represents an embodiment of the device according to the invention.
  • FIG. 4 represents an embodiment of the block 3 of FIG. 3.
  • FIG. 1 illustrates the shape of a pressure signal, that is to say coming from a pressure sensor mounted in a combustion chamber, when the engine has a normal behavior, that is to say that the combustion takes place in the compression phase.
  • the combustion takes place between times t0 and t1.
  • the two effects combine, and the signal p passes through a maximum, in this case corresponding to the time t1.
  • the pressure decreases in the combustion chamber.
  • the signal p passes through a first maximum corresponding to the top dead center, and a second maximum, in this case corresponding to the time t3, the combustion occurring between the instants t2 and t3.
  • Such combustions can damage the control of the engine, or even the engine itself.
  • the present invention aims to detect the combustion instants, in particular when they take place in the expansion phase, and thanks to the only information from a pressure sensor mounted in a combustion chamber.
  • a pressure sensor delivers a pressure signal p representative of the pressure in the combustion chamber in which it is mounted.
  • a pressure signal p is conventionally noisy.
  • One of the objects of the present invention relates to a device for processing a pressure signal p, illustrated in FIG.
  • the device according to the invention comprises filtering means 1 (block 1), configured to filter the pressure signal p.
  • the filtering means produce a linear filter whose transfer function is as follows:
  • the filtering means 1 output a signal pi.
  • the signal pi is a signal equivalent to the derivative of the raw pressure signal p received by the input filtering means 1, this derivative being filtered by a low-pass filter in order to limit the noise.
  • the time constant ⁇ of equation (1) is chosen as a function of the frequency band of the noise of the pressure signal p.
  • the signal pi is brought to the input of a block 2 whose output delivers a signal p2.
  • Block 2 is configured to perform a thresholding function with respect to a negative or zero threshold threshold, such that the binary signal p2 is equal to 1 if the value of the signal pi is less than or equal to the threshold threshold, and equal to 0 otherwise .
  • the signal p2 takes the value 1 when the derivative (filtered) pi of the pressure signal p is negative and less than the value of the threshold threshold, that is to say when the pressure drops in the combustion chamber, and that this decrease is significant, the threshold threshold being equivalent to a certain slope of the pressure signal
  • blocks 4 and 6 perform a thresholding step.
  • Block 4 is configured to perform a thresholding step with respect to a positive threshold threshold, such that the binary signal e4 is equal to 1 if the value of the error signal e is greater than or equal to the threshold threshold 2, and equal to 0 if not.
  • the error signal e corresponds to the output signal of the device Out subtracted from the pressure signal p.
  • the signal e4 takes the value 1 when the error signal e is positive and greater than the threshold threshold 2.
  • Block 4 is configured to detect an increase of the pressure in the expansion phase (example: combustion).
  • Block 6 is configured to perform a thresholding step with respect to a positive threshold threshold, such that the binary signal e6 is equal to 1 if the value of the error signal e is greater than or equal to the threshold threshold 3, and equal to 0 otherwise.
  • e6 1 if e ⁇ threshold3
  • e6 0 if e ⁇ threshold3
  • threshold 3 ⁇ 0 and, preferably, threshold 3> threshold 2.
  • the signal e6 takes the value 1 when the error signal e is positive and greater than the threshold threshold 3.
  • Block 6 is configured to detect an increase in pressure during the compression phase (example: combustion).
  • Block 5 is also configured to perform a thresholding step with respect to a positive threshold threshold, such that the binary signal e6 is equal to 1 if the value of the pressure signal p is greater than or equal to the threshold threshold 4, and equal to 0 if not.
  • the signal p5 takes the value 1 when the pressure signal p is positive and greater than the threshold threshold4.
  • the block 3 receives as input the signals p2, p5, e4 and e6, and outputs a signal z transmitted at the input of the block 7.
  • Block 3 is illustrated in more detail in FIG. 4. It comprises an RS type flip-flop comprising an input R and an input S, and delivering an output signal Q.
  • the signals p2 and p5 are connected to a respective input of an AND gate whose output is connected to the input S of the flip-flop.
  • the R input of the flip-flop is connected to the inverted p5 signal.
  • the output signal of the flip-flop Q is connected to the input of a three-input AND gate whose second input is connected to the inverted p2 signal, and the third input is connected to the signal e4.
  • the three-input AND gate outputs an intermediate signal X.
  • the intermediate signal X makes it possible to detect a strong and rapid increase in the pressure in the combustion chamber, that is to say a steep slope of the pressure signal p, in the expansion phase. Consequently, the intermediate signal X makes it possible to control the command for increasing the bandwidth of the filtering means.
  • condition e4 1 in the construction of the intermediate signal X makes it possible to increase the bandwidth of the filtering only during the rise phases of the pressure signal p.
  • the optional step of determining whether the combustion took place during a compression phase of the thermodynamic cycle is performed by the OR logic gate whose one input is connected to the signal X, and the other to the signal e6.
  • the output signal z of the OR gate is the output signal z of block 3.
  • condition e6 1 in the construction of the signal z makes it possible to detect a rapid and large amplitude increase (as a function of the value of the threshold threshold 3) of the value of the pressure signal p, in the compression phase.
  • the output signal z of block 3 is connected to the input of block 7 (FIG. 3).
  • Block 7 is configured to perform a variable gain step and output a Der signal.
  • variable gain produced by the block 7 is a function of the value of the output signal z of the block 3.
  • K1> K0 which makes it possible to filter the pressure signal p with a wide bandwidth, corresponding to the gain K1, when the signal z is equal to 1, that is to say: either when the pressure in the combustion chamber increases rapidly, and that this increase is of high amplitude, and that the cylinder of the combustion chamber is in the compression phase,
  • the device according to the invention makes it possible to filter the pressure signal p with a small bandwidth, corresponding to the gain KO, in order to filter the High frequency components and small amplitudes
  • the output signal Der of block 7, corresponding to the derivative of the filtered pressure signal p, is connected to the input of an integrator (1 / S) whose output delivers an output signal Out, corresponding to the pressure signal.
  • p filtered connected to the aforementioned subtractor for the construction of the error signal e.
  • the set comprising the subtractor, the block 7 and the integrator constitutes a first-order filter when the gain of the block 7 is fixed.
  • the gain KO (or K1) sets at the bandwidth of the filter. Thanks to the invention, the pressure signal p can be filtered even during exotic combustion, that is to say in the relaxation phase, when the combustion takes place after the top dead center.
  • the output signal Out may be connected to control means, in particular to the electronic control unit (ECU) of the engine.
  • ECU electronice control unit

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Abstract

L'invention concerne un procédé, et son dispositif correspondant, de traitement d'un signal de pression (p) issu d'un capteur de pression monté dans une chambre de combustion, en vue de détecter une combustion dans un moteur à combustion interne, comprenant les étapes consistant à : - fournir le signal de pression (p), - filtrer le signal de pression (p) par des moyens de filtrage ayant un gain variable (7), - établir un signal de sortie (out) représentatif du signal de pression (p) filtré, et - établir un signal (e) représentatif de l'erreur entre le signal de pression (p) et le signal de sortie (out). L'invention est essentiellement caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une étape consistant à : - déterminer si la combustion a eu lieu pendant une phase de détente du cycle thermodynamique.

Description

PROCEDE DE TRAITEMENT D'UN SIGNAL DE PRESSION ET DISPOSITIF
CORRESPONDANT
La présente invention concerne le domaine de la détection de combustion pour moteur à combustion interne.
Plus précisément, l'invention concerne selon un premier de ses objets un procédé de traitement d'un signal de pression (p) issu d'un capteur de pression monté dans une chambre de combustion, en vue de détecter une combustion dans un moteur à combustion interne, comprenant les étapes consistant à :
- fournir le signal de pression (p) ,
- filtrer le signal de pression (p) par des moyens de filtrage ayant un gain variable (7), - établir un signal de sortie (out) représentatif du signal de pression (p) filtré, et
- établir un signal (e) représentatif de l'erreur entre le signal de pression (p) et le signal de sortie
(out) . Un tel procédé est connu de l'homme du métier.
Toutefois, les différentes solutions proposées par l'art antérieur afin de modifier la bande passante des moyens de filtrage du signal de pression conduisent à des filtres non linéaires. En outre, ces solutions sont basées sur l'hypothèse que la combustion a lieu pendant la phase de compression du cylindre dans la chambre de combustion.
Or, dans certains cas, la combustion peut avoir lieu en phase de détente du cycle thermodynamique, en particulier lors de combustions dites exotiques. Ces combustions posent des problèmes de contrôle moteur. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un procédé, et son dispositif de mise en œuvre, visant à déterminer l'instant de début de combustion, avec pour seule information initiale la valeur du signal de pression (p) .
Bien qu'elle n'y soit pas limitée, la présente invention est avantageusement mise en œuvre dans un moteur dit HCCI, pour "Homogeneous Charge Compression Ignition" dans lequel le mélange air-carburant est mélangé de la manière la plus homogène possible et comprimé assez fortement pour atteindre le point d'auto-allumage.
En particulier, la combustion dans un moteur HCCI débute en plusieurs endroits à la fois, ce dont il résulte une combustion de tout le mélange air-carburant presque simultanée. Le moteur présente alors plus de difficulté de contrôle de la combustion.
Avec cet objectif en vue, le dispositif selon l'invention, par ailleurs conforme au préambule cité ci- avant, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape consistant à : déterminer si la combustion a eu lieu pendant une phase de détente du cycle thermodynamique.
Dans un mode de réalisation, le procédé selon l'invention comprend en outre les étapes consistant à : - établir un signal (pi) représentatif de la dérivée temporelle filtrée par un filtre passe-bas du signal de pression (p) , l'établissement du signal (pi) et le filtrage de la dérivée temporelle étant réalisé par un bloc (1), - établir un signal (p2) représentatif de la comparaison entre la valeur du signal (pi) et un seuil (seuill) , établir un signal (p5) représentatif de la comparaison entre la valeur du signal de pression (p) et un seuil (seuil4) , établir un signal (Q) représentatif du début de la phase de détente dans le cycle thermodynamique en combinant les signaux (p2) et (p5) .
Avantageusement, la dérivée temporelle du signal de pression (p) représente une image de la qualité de la combustion . De préférence, le procédé selon l'invention comprend en outre les étapes consistant à : établir un signal (e4) représentatif de la comparaison entre la valeur du signal d'erreur (e) et un seuil (seuil2) , - établir un signal intermédiaire (X) représentatif d'une augmentation forte et rapide de la pression dans la chambre de combustion en phase de détente, en combinant les signaux (Q), (p2) et (e4) .
Optionnellement, le procédé selon l'invention comprend en outre une étape consistant à : déterminer si la combustion a eu lieu pendant une phase de compression du cycle thermodynamique.
Dans ce cas, le procédé selon l'invention comprend avantageusement en outre une étape consistant à : - établir un signal (e6) représentatif de la comparaison entre la valeur du signal d'erreur (e) et un seuil (seuil3) .
Dans un mode de réalisation, le procédé selon l'invention comprend en outre une étape consistant à : - réaliser un signal de commande (z) des moyens de filtrage ayant un gain variable (7) pour obtenir un gain variable (KO, Kl) en fonction en la valeur du signal intermédiaire (X) ou du signal (e6) . L'utilisation d'un seul intégrateur (1/S) en aval des moyens de filtrage ayant un gain variable, comme décrit ultérieurement, est avantageusement simple et de coût limité . Selon un autre de ses objets, la présente invention concerne également un dispositif susceptible de mettre en œuvre le procédé selon l'invention.
A cet effet, le dispositif selon l'invention est un dispositif d'acquisition et de traitement d'un signal de pression (p) issu d'un capteur de pression monté dans une chambre de combustion d'un moteur à combustion interne, en vue d'y détecter une combustion, le dispositif étant susceptible de mettre en œuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, et comprenant : - des moyens pour acquérir le signal de pression (p) , des moyens de traitement dudit signal de pression (p) ,
- des moyens pour détecter l'évolution du signal de pression (p) , - des moyens de filtrage ayant un gain variable (7) pour filtrer le signal de pression (p) ,
- des moyens (1/S) pour établir un signal de sortie (out) représentatif du signal de pression (p) filtré, et
- des moyens pour établir un signal (e) représentatif d'une erreur pouvant exister entre le signal de pression
(p) et le signal de sortie (out) .
Selon l'invention, le dispositif est essentiellement caractérisé en ce que les moyens pour détecter l'évolution du signal de pression (p) :
- sont configurés pour au moins détecter une baisse de pression du signal de pression (p) , de sorte à déterminer si le cycle thermodynamique est en phase de détente, et comprennent des moyens pour détecter une augmentation de pression pendant ladite phase de détente du cycle thermodynamique, de sorte à déterminer si la combustion a eu lieu pendant ladite phase de détente du cycle thermodynamique.
Le dispositif selon l'invention comprend en outre : - des moyens (1) pour établir un signal (pi) représentatif de la dérivée temporelle du signal de pression (p) filtrée par un filtre passe-bas, des moyens de comparaison (2) pour établir un signal (p2) représentatif de la comparaison entre la valeur du signal (pi) et un seuil (seuill), des moyens de comparaison (5) pour établir un signal (p5) représentatif de la comparaison entre la valeur du signal de pression (p) et un seuil (seuil4), des moyens de comparaison (4) pour établir un signal (e4) représentatif de la comparaison entre la valeur du signal d'erreur (e) et un seuil (seuil2), et des moyens (3) pour établir un signal (Q) représentatif du début de la phase de détente dans le cycle thermodynamique en combinant les signaux (p2) et (p5) .
De préférence, les moyens (1) pour établir un signal
(pi) représentatif de la dérivée temporelle du signal de pression (p) filtrée par un filtre passe-bas comprennent un filtre linéaire dont la fonction de transfert est la suivante :
F(s) = s / (1+τs) dans laquelle s est la variable de Laplace et τ la constante de temps choisie en fonction de la bande de fréquences du bruit du signal de pression (p) .
De préférence également, les moyens (3) pour établir un signal (Q) représentatif du début de la phase de détente dans le cycle thermodynamique comprennent une bascule RS dont l'entrée (S) est reliée à la sortie d'une porte logique ET dont les entrées sont reliées aux signaux (p2) et (p5) , et dont l'entrée (R) est reliée au signal (p5) inversé.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif et faite en référence aux figures annexées dans lesquelles :
- la figure 1 représente l'évolution temporelle d'un signal de pression quand la combustion a lieu en phase de compression,
- la figure 2 représente l'évolution temporelle d'un signal de pression quand la combustion a lieu en phase de détente,
- la figure 3 représente un mode de réalisation du dispositif selon l'invention, et
- la figure 4 représente un mode de réalisation du bloc 3 de la figure 3.
Dans la présente description, on appelle indistinctement un signal ou la ligne de communication par laquelle il transite. La figure 1 illustre l'allure d'un signal de pression, c'est-à-dire issu d'un capteur de pression monté dans une chambre de combustion, lorsque le moteur a un comportement normal, c'est-à-dire que la combustion a lieu en phase de compression.
En phase de compression, la pression augmente dans la chambre de combustion. Lorsque la combustion a lieu, la pression augmente dans la chambre de combustion.
Dans cet exemple, la combustion a lieu entre les instants tO et tl. Les deux effets se combinent, et le signal p passe par un maximum, en l'espèce correspondant au temps tl.
Il arrive toutefois que la combustion ait lieu pendant une phase de détente.
En phase de détente, la pression diminue dans la chambre de combustion. Dans ce cas, illustré à la figure 2, le signal p passe par un premier maximum correspondant au point mort haut, et un deuxième maximum, en l'espèce correspondant au temps t3, la combustion ayant lieu entre les instants t2 et t3. De telles combustions risquent d'endommager le pilotage du moteur, voire le moteur lui-même. Aussi la présente invention vise à détecter les instants de combustion, en particulier lorsque ceux-ci ont lieu en phase de détente, et grâce aux seules informations issues d'un capteur de pression monté dans une chambre de combustion .
A cet effet, un capteur de pression délivre un signal de pression p représentatif de la pression dans la chambre de combustion dans laquelle il est monté.
Un signal de pression p est classiquement bruité. L'un des objets de la présente invention porte sur un dispositif de traitement d'un signal de pression p, illustré à la figure 3.
Le dispositif selon l'invention comprend des moyens de filtrage 1 (bloc 1), configurés pour filtrer le signal de pression p.
Les moyens de filtrage réalisent un filtre linéaire dont la fonction de transfert est la suivante :
F(s) = s / (1+τs) (1) dans laquelle s est la variable de Laplace.
Les moyens de filtrage 1 délivrent en sortie un signal pi. Le signal pi est un signal équivalent à la dérivée du signal de pression brut p reçu par les moyens de filtrage 1 en entrée, cette dérivée étant filtrée par un filtre passe-bas afin de limiter le bruit.
Selon l'invention, la constante de temps τ de l'équation (1) est choisie en fonction de la bande de fréquences du bruit du signal de pression p.
Le signal pi est amené en entrée d'un bloc 2 dont la sortie délivre un signal p2.
Le bloc 2 est configuré pour réaliser une fonction de seuillage par rapport à un seuil seuill négatif ou nul, telle que le signal binaire p2 est égal à 1 si la valeur du signal pi est inférieure ou égale au seuil seuill, et égal à 0 sinon.
Ainsi, on a : p2 = 1 si pi ≤ seuill p2 = 0 si pi > seuill avec seuill ≤ 0 Le signal p2 prend la valeur 1 lorsque la dérivée (filtrée) pi du signal de pression p est négative et inférieure à la valeur du seuil seuill, c'est-à-dire lorsque la pression baisse dans la chambre de combustion, et que cette baisse est significative, le seuil seuill étant équivalent à une certaine pente du signal de pression
P-
De manière similaire, les blocs 4 et 6 réalisent une étape de seuillage.
Le bloc 4 est configuré pour réaliser une étape de seuillage par rapport à un seuil seuil2 positif, telle que le signal binaire e4 est égal à 1 si la valeur du signal d'erreur e est supérieure ou égale au seuil seuil2, et égal à 0 sinon.
Le signal d'erreur e correspond au signal sortie du dispositif Out soustrait du signal de pression p. Ainsi, on a : e4 = 1 si e ≥ seuil2 e4 = 0 si e < seuil2 avec seuil2 ≥ 0
Le signal e4 prend la valeur 1 lorsque le signal d'erreur e est positif et supérieur au seuil seuil2. Le bloc 4 est configuré pour détecter une augmentation de la pression en phase de détente (exemple : combustion) .
Le bloc 6, optionnel, est configuré pour réaliser une étape de seuillage par rapport à un seuil seuil3 positif, telle que le signal binaire e6 est égal à 1 si la valeur du signal d'erreur e est supérieure ou égale au seuil seuil3, et égal à 0 sinon. Ainsi, on a : e6 = 1 si e ≥ seuil3 e6 = 0 si e < seuil3
avec seuil3 ≥ 0 et, de préférence, seuil3 > seuil2. Le signal e6 prend la valeur 1 lorsque le signal d'erreur e est positif et supérieur au seuil seuil3.
Le bloc 6 est configuré pour détecter une augmentation de la pression en phase de compression (exemple : combustion) .
Le bloc 5 est également configuré pour réaliser une étape de seuillage par rapport à un seuil seuil4 positif, telle que le signal binaire e6 est égal à 1 si la valeur du signal de pression p est supérieure ou égale au seuil seuil4, et égal à 0 sinon.
Ainsi, on a : p5 = 1 si p ≥ seuil4 p5 = 0 si p < seuil4 avec seuil4 ≥ 0
Le signal p5 prend la valeur 1 lorsque le signal de pression p est positif et supérieur au seuil seuil4.
Le bloc 3 reçoit en entrée les signaux p2, p5, e4 et e6, et délivre en sortie un signal z transmis en entrée du bloc 7.
Le bloc 3 est illustré plus en détails sur la figure 4. Il comprend une bascule de type RS comprenant une entrée R et une entrée S, et délivrant un signal de sortie Q.
Les signaux p2 et p5 sont connectés à une entrée respective d'une porte ET dont la sortie est reliée à l'entrée S de la bascule.
L'entrée R de la bascule est reliée au signal p5 inversé .
Ainsi, on a : S = 1 si p2=l et p5=l
S = O sinon
R = 1 si p5=0 R = O s inon
Lorsque l'entrée S est mise à 1, la sortie Q de la bascule passe à 1. Lorsque l'entrée R est mise à 1, la sortie Q de la bascule passe à 0.
Le passage à 1 de la sortie Q indique que la valeur du signal de pression p diminue (car p2=l) mais que cette valeur est au-dessus du seuil seuil4 (car p5=l) . Aussi, le passage à 1 de la sortie Q permet de déterminer le début de la phase de détente dans le cycle thermodynamique de combustion.
Toutefois, on ne souhaite pas selon l'invention augmenter la bande passante des moyens de filtrage pendant toute la phase détente mais seulement lorsqu'une combustion a lieu. A cet, effet, la combustion est détectée par l'intermédiaire des signaux e4 et e6 comme décrit ci- dessous .
Le signal de sortie de la bascule Q est relié en entrée d'une porte ET à trois entrées dont la deuxième entrée est reliée au signal p2 inversé, et la troisième entrée est reliée au signal e4.
La porte ET à trois entrées délivre en sortie un signal intermédiaire X.
Ainsi, on a :
X = 1 si e4=l et Q=I et p2=0
X = O sinon
Le signal intermédiaire X permet de détecter une augmentation forte et rapide de la pression dans la chambre de combustion, c'est-à-dire une pente forte du signal de pression p, en phase de détente. Par conséquent, le signal intermédiaire X permet de piloter la commande d'augmentation de la bande passante des moyens de filtrage.
La condition e4=l dans la construction du signal intermédiaire X permet de n'augmenter la bande passante du filtrage que pendant les phases de montée du signal de pression p.
L'étape optionnelle consistant à déterminer si la combustion a eu lieu pendant une phase de compression du cycle thermodynamique est réalisée par la porte logique OU dont une entrée est reliée au signal X, et l'autre au signal e6.
Ainsi, le signal de sortie z de la porte OU est le signal de sortie z du bloc 3. Ainsi, on a : z = 1 si X=I ou si e6=l z = 0 sinon
La condition e6=l dans la construction du signal z permet de détecter une augmentation rapide et de grande amplitude (en fonction de la valeur du seuil seuil3) de la valeur du signal de pression p, en phase de compression.
Le signal de sortie z du bloc 3 est relié en entrée du bloc 7 (figure 3) .
Le bloc 7 est configuré pour réaliser une étape de gain variable et délivrer en sortie un signal Der.
Le gain variable réalisé par le bloc 7 est fonction de la valeur du signal z de sortie du bloc 3. Soit KO un premier gain réalisable par le bloc 7, et Kl un deuxième gain réalisable par le bloc 7, on a : Si z = 0, le bloc 7 réalise le gain KO Si z = 1, on considère qu'une combustion a eu lieu, et le bloc 7 réalise le gain Kl.
Le choix de la valeur des gains KO et Kl permet de définir la bande passante des moyens de filtrage. De préférence, Kl > KO, ce qui permet de filtrer le signal de pression p avec une large bande passante, correspondante au gain Kl, quand le signal z est égal à 1, c'est-à-dire : soit lorsque la pression dans la chambre de combustion augmente rapidement, et que cette augmentation est de forte amplitude, et que le cylindre de la chambre de combustion est en phase de compression,
- soit lorsque la pression augmente rapidement et que le cylindre de la chambre de combustion est en phase de détente.
Dans les autres cas, c'est-à-dire lorsque le signal z est égal à 0, le dispositif selon l'invention permet de filtrer le signal de pression p avec une faible bande passante, correspondante au gain KO, afin de filtrer les composantes hautes fréquences et de petites amplitudes
(bruit) .
Le signal Der de sortie du bloc 7, correspondant à la dérivée du signal de pression p filtré, est relié à l'entré d'un intégrateur (1/S) dont la sortie délivre un signal de sortie Out, correspondant au signal de pression p filtré, relié au soustracteur précité pour la construction du signal d'erreur e.
L'ensemble comprenant le soustracteur, le bloc 7 et l'intégrateur constitue un filtre de premier ordre quand le gain du bloc 7 est fixe. Dans ce cas, le gain KO (ou Kl) fixe à la bande passante du filtre. Grâce à l'invention, le signal de pression p peut être filtré même lors de combustion exotique, c'est-à-dire en phase détente, lorsque la combustion a lieu après le point mort haut.
Le signal de sortie Out peut être relié à des moyens de contrôle, en particulier à l'unité de contrôle électronique (ECU) du moteur.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de traitement d'un signal de pression (p) issu d'un capteur de pression monté dans une chambre de combustion, en vue de détecter une combustion dans un moteur à combustion interne, ledit traitement du signal de pression (p) comprenant des étapes consistant à :
- filtrer le signal de pression (p) par des moyens de filtrage ayant un gain variable (7),
- établir un signal de sortie (out) représentatif du signal de pression (p) filtré, et
- établir un signal (e) représentatif d'une erreur pouvant exister entre le signal de pression (p) et le signal de sortie (out) , caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes consistant à :
- établir un signal (Q) représentatif du début de la phase de détente dans le cycle thermodynamique, et - établir un signal intermédiaire (X) représentatif d'une augmentation forte et rapide de la pression dans la chambre de combustion en phase de détente à partir au moins du signal (Q) .
2. Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre les étapes consistant à :
- établir un signal (pi) représentatif de la dérivée temporelle filtrée par un filtre passe-bas du signal de pression (p) , établir un signal (p2) représentatif de la comparaison entre la valeur du signal (pi) et un seuil (seuill) , établir un signal (p5) représentatif de la comparaison entre la valeur du signal de pression (p) et un seuil (seuil4) ,
- le signal (Q) représentatif du début de la phase de détente dans le cycle thermodynamique étant établi en combinant les signaux (p2) et (p5) .
3. Procédé selon la revendication 2, comprenant en outre les étapes consistant à : établir un signal (e4) représentatif de la comparaison entre la valeur du signal d'erreur (e) et un seuil (seuil2) , le signal intermédiaire (X) représentatif d'une augmentation forte et rapide de la pression dans la chambre de combustion en phase de détente, étant établi en combinant les signaux (Q), (p2) et (e4).
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre une étape consistant à :
- déterminer si la combustion a eu lieu pendant une phase de compression du cycle thermodynamique.
5. Procédé selon la revendication 4, comprenant en outre une étape consistant à : établir un signal (e6) représentatif de la comparaison entre la valeur du signal d'erreur (e) et un seuil (seuil3) .
6. Procédé selon l'une des revendications 3 ou 5, comprenant en outre une étape consistant à :
- réaliser un signal de commande (z) des moyens de filtrage ayant un gain variable (7) pour obtenir un gain variable (KO, Kl) en fonction en la valeur du signal intermédiaire (X) ou du signal (e6) .
7. Dispositif d'acquisition et de traitement d'un signal de pression (p) issu d'un capteur de pression monté dans une chambre de combustion d'un moteur à combustion interne, en vue d'y détecter une combustion, le dispositif étant susceptible de mettre en œuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, et comprenant :
- des moyens pour acquérir le signal de pression (p) , - des moyens de traitement dudit signal de pression
(P),
- des moyens pour détecter l'évolution du signal de pression (p) ,
- des moyens de filtrage ayant un gain variable (7) pour filtrer le signal de pression (p) ,
- des moyens (1/S) pour établir un signal de sortie (out) représentatif du signal de pression (p) filtré, et
- des moyens pour établir un signal (e) représentatif d'une erreur pouvant exister entre le signal de pression (p) et le signal de sortie (out) , caractérisé en ce qu'il comprend en outre :
- des moyens pour établir un signal (Q) représentatif du début de la phase de détente dans le cycle thermodynamique, et - des moyens pour établir un signal intermédiaire (X) représentatif d'une augmentation forte et rapide de la pression dans la chambre de combustion en phase de détente à partir au moins du signal (Q) .
8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel les moyens pour détecter une évolution du signal de pression (p) comprennent : des moyens (1) pour établir un signal (pi) représentatif de la dérivée temporelle filtrée par un filtre passe-bas du signal de pression (p) , et dans lequel les moyens de traitement comprennent en outre : des moyens de comparaison (2) pour établir un signal (p2) représentatif de la comparaison entre la valeur du signal (pi) et un seuil (seuill), des moyens de comparaison (5) pour établir un signal (p5) représentatif de la comparaison entre la valeur du signal de pression (p) et un seuil (seuil4), des moyens de comparaison (4) pour établir un signal (e4) représentatif de la comparaison entre la valeur du signal d'erreur (e) et un seuil (seuil2), - des moyens (3) pour établir un signal (Q) représentatif du début de la phase de détente dans le cycle thermodynamique en combinant les signaux (p2) et (p5) .
9. Dispositif selon la revendication 8, dans lequel les moyens (1) pour établir un signal (pi) représentatif de la dérivée temporelle du signal de pression (p) filtrée par un filtre passe-bas comprennent un filtre linéaire dont la fonction de transfert est la suivante : F(s) = s / (1+τs) dans laquelle s est la variable de Laplace et τ la constante de temps choisie en fonction de la bande de fréquences du bruit du signal de pression (p) .
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9, dans lequel les moyens (3) pour établir un signal (Q) représentatif du début de la phase de détente dans le cycle thermodynamique comprennent une bascule RS dont l'entrée (S) est reliée à la sortie d'une porte logique ET dont les entrées sont reliées aux signaux
(p2) et (p5) , et dont l'entrée (R) est reliée au signal
(p5) inversé.
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