FR2555664A1 - Dispositif pour detecter des combustions accompagnees de cliquetis dans des moteurs a combustion interne - Google Patents

Abstract

A.DISPOSITIF POUR DETECTER DES COMBUSTIONS ACCOMPAGNEES DE CLIQUETIS DANS DES MOTEURS A COMBUSTION INTERNE; B.DISPOSITIF CARACTERISE EN CE QUE LA SORTIE DU FILTRE 3 MENE A UN PREMIER COMMUTATEUR A VALEUR DE SEUIL 4 REPRESENTANT UNE HYSTERESIS, ET EN CE QUE L'INTENSITE D'AMPLIFICATION DE L'AMPLIFICATEUR 2 EST COMMANDEE EN FONCTION DU SIGNAL DE SORTIE DE CET AMPLIFICATEUR 2; C.L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF POUR DETECTER DES COMBUSTIONS ACCOMPAGNEES DE CLIQUETIS DANS DES MOTEURS A COMBUSTION INTERNE.

Description

Dispositif pour détecter des combustions accompagnées
de cliquetis dans des moteurs à combustion interne
L'invention concerne un dispositif pour détecter des combustions accompagnées de cliquetis dans des moteurs à combustion interne, comportant un capteur de cliquetis, un amplificateur et un filtre dont la réponse en fréquence est adaptée à un signal de cliquetis à escompter, un signal fourni par le capteur de cliquetis étant envoyé à l'amplificateur, la sortie de l'amplificateur menant au filtre et l'intensité d'-amplification de l'amplificateur pouvant être commandée et réglée.

D'après le document DE-OS 31 37 016, on connatt déjà un procédé et un dispositif pour détecter le cliquetis dans des moteurs à combustion interne. Un signal utile associe au phénomène de cliquetis y est comparé avec au moins un signal de référence, qui est formé en correspondance avec une séquence de sortie d'un filtre numérique. Lorsque le signal de référence est dépassé par le signal utile, il se produit un signal de détection pour un cliquetis. Le signal fourni par un capteur de cliquetis est envoyé à un amplificateur avec intensité d'amplification réglable ; l'amplification est commandée - par l'intermédiaire d'un filtre passe-bande, d'un démodulateur et d'un organe de réglage - de telle manière que le signal de sortie du démodulateur est, dans une large mesure, constant et indépendant de la vitesse de rotation du moteur.

Un inconvénient lié à ce procédé consiste en ce que la dépense en technique de montage et en technique de programmation est grande. La fonction de transmission du filtre numérique ne peut pas être indiquée de façon générale, mais un facteur k de filtre doit être formé empiriquement et doit, de préférence, être choisi en fonction de la vitesse de rotation ou de la charge. Par suite, le signal de référence est à déterminer pour chaque type de moteur d'abord dans des séries d'essais très étendues, et l'obtention d'une constante du seuil d'insensibilité de la réponse de la détection du cliquetis n?est pas nettement assurée pour les nombreux cas de fonctionnement possible d'un moteur à combustion intenre.

D'après le document DE-OS 32 15 683, on connatt un procédé et une installation pour déterminer le cliquetis du moteur. A cet effet, un signal fourni par un capteur de cliquetis parcourt un filtre passe-bande et un redresseur. On obtient de là, par l'intermédiaire d'un premier circuit de lissage, un signal qui provient de bruit de cliquetis du moteur et de bruit de fond, ainsi que, parallèlement, par l'intermédiaire d'un second circuit de lissage, un signal provement seulement de bruit de fond. Par formation de la différence entre ces deux signaux, l'on obtient un signal de cliquetis.

Un inconvénient de ce montage consiste en ce que le bruit de cliquetis du moteur intervient lui-meme dans le bruit de fond. Lorsque l'intensité du cliquetis s'accroit, la sensibilité de la détection du cliquetis diminue d'autant. En raison de l'effet de mémoire et d'intégration du second circuit de lissage, la puissance volumique du signal de bruit de fond s'abaisse au-dessous de celle du signal de cliquetis du moteur - rapportée au signal initial du capteur - du facteur 30 envrion en dernier lieu. Par suite, la dynamique du procédé et de l'installation servant à déterminer le cliquetis du moteur se trouve fortement limitée, et il n'est pas possible de procéder à un rapide réglage du cliquetis.

L'invention concerne, en vue de remédier aux inconvénients mentionnés, un dispositif caractérisé en ce que la sortie du filtre mène à un premier commutateur à valeur de seuil présentant une hystérésis, et en ce que l'intensité d'amplification de l'amplificateur est commandée en fonction du signal de sortie de cet amplificateur.

Un tel dispositif de détection du cliquetis procure, vis-à-vis des réalisations connues, l'avantage que grâce à l'amplificateur pourvu d'une intensité d'amplification réglable, on a la possibilité d'une adaptation permettant de réagir sur des puissances volumiques différentes du signal d'entrée fourni par un capteur de cliquetis. Le filtre, dont la réponse fréquentielle est adaptée à un signal de cliquetis à escompter, réduit la probabilité d'erreurs du dispositif conforme à l'invention, en ce sens qu'une détection de cliquetis n'est possible que par des signaux dans une zone de fréquence type.

Le premier commutateur à valeur de seuil fournit un signal de sortie logique défini, ce qui rend possible une information nettement déterminée si une combustion accompagnée de cliquetis se produit. Grâce à son hystérésis et à la tension amenée, l'on obtient un accroissement de l'écart du signal au-dessus du niveau du bruit de fond. Le fait que l'intensité d'amplification de l'amplificateur est commandée en fonction du signal de sortie de l'amplificateur, procure l'avantage de rendre possible déjà dans le circuit d'entrée un réglage automatique de l'amplification, réglage qui maintient constante la puissance volumique du signal de sortie de l'amplificateur indépendamment du signal d'entrée et par suite de la charge et/ou de la vitesse de rotation.

Les différents moyens et agencements sont caractérisés en ce que le signal de sortie de l'amplificateur est envoyé à un redresseur auquel fait suite un premier intégrateur dont la sortie commande, par l'intermédiaire d'une entrée de commande, l'intensité d'amplification de l'amplificateur ; le signal de sortie de l'amplificateur est envoyé à un second commutateur à valeur de seuil présentant une hystérésis, auquel fait suite un premier intégrateur dont la sortie commande, par l'intermédiaire d'une entrée de commande, l'intensité d'amplification de l'amplificateur ; le premier intégrateur ne modifie pas essentiellement sa valeur, notamment sous l'effet d'un premier commutateur, lorsqu'est détectée une combustion accompagnée de cliquetis ; à la suite du premier commutateur à valeur de seuil est monté un second commutateur qui est fermé dans la zone angulaire du vilebrequin dans laquelle sont à escompter des combustions accompagnées de cliquetis ; à la suite du commutateur est montée une bascule monostable redéclenchable ; à la suite du second commutateur est monté un second intégrateur, constitué sous forme de source de courant mis en circuit ; à la suite du premier commutateur à valeur de seuil est monté un micro-ordinateur, ce micro-ordinateur fournit à une sortie un signal de sortie en fonction du nombre ou de la durée d'impulsions de cliquetis du commutateur à valeur de seuil, le micro-ordinateur actionne le premier commutateur et le micro-ordinateur intervient dans un réglage en fonction de la détection de combustions accompagnées de cliquetis ; les commutateurs à valeur de seuil présentent une position préférentielle ; et le premier intégrateur est constitué sous la forme de source de courant mise en circuit.

C'est ainsi que la commande de l'amplification au moyen du redresseur et du premier intégrateur monté à la su-ite permet d'obtenir un réglage automatique, peu coûteux et très fiable, de l'amplification.

De même, la commande de l'amplification au moyen du second commutateur à valeur de seuil présentant une hystérésis et du premier intégrateur, permet un réglage automatique rapide et précis de l'amplification à la manière d'un régulateur proportionnel. Le fait que, lors de la détection d'une combustion accompagnée de cliquetis, le premier intégrateur ne modifie pas sa valeur, procure l'avantage que l'intervention d'une détection de cliquetis n'entraine pas de diminution de la sensibilité du dispositif conforme à l'invention.

I1 y a avantage à monter à la suite du premier commutateur à valeur de seuil un second intégrateur, afin de permettre, de manière simple, de prendre en considération le signal de sortie de ce second intégrateur pour s'en servir comme mesure de l'intensité du cliquetis.

I1 y a avantage également à constituer le second intégrateur par une source de courant mise en circuit qui charge un condensateur, afin de permettre d'obtenir ainsi une adaptation très simple à différents niveaux de signaux désirés.

Grâce au commutateur monté à la suite du premier commutateur à valeur de seuil, et qui est fermé dans la zone angulaire du vilebrequin dans laquelle se produisent des combustions accompagnées de cliquetis, on a l'assurance d'obtenir une détection plus sûre du cliquetis.

En montant à la suite du premier commutateur à valeur de seuil une bascule monostable redéclenchable, on a l'avantage de former de manière particulièrement simple un signal logique qui indique s'il se présente une combustion accompagnée de cliquetis.

L'utilisation d'un micro-ordinateur monté à la suite du premier commutateur à valeu-r de seuil permet de prendre en considération le nombre des changements du signal de sortie de ce premier commutateur à valeur de seuil comme étant la condition permettant d'en conclure si une combustion accompagnée de cliquetis présente une importance jugée suffisante pour être placée sous réglage.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après et des dessins annexés représentant trois exemple de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels
- la figure 1 est un schéma de montage d'un premier exemple de dispositif pour détecteur des combustions accompagnées de cliquetis, avec redresseur dans le circuit de réglage de l'amplification et bascule monostable
- la figure 2 est un schéma de montage d'un second exemple de réalisation avec déclencheur de réglage dans le circuit de réglage de l'amplification et source de courant mise en circuit
- la figure 3 est un schéma de montage d'un exemple de réalisation avec un déclencheur de réglage et d'un micro-ordinateur
- la figure 4 montre des diagrammes de signaux servant à expliquer le mode de fonctionnement des trois exemples du dispositif conforme à l'invention.

Afin de simplifier la représentation des schémas de montage et de la description, les éléments se correspondant l'un à l'autre sur les figures 1 à 3, sont affectés des mêmes références numériques, même s'ils appartiennent à une autre figure des dessins.

Sur la figure 1, un capteur 1 fournit un signal à une entrée 11. Cette entrée ll est reliée à l'entrée d'un amplificateur 2. A partir de l'entrée de cet amplificateur 2, un redresseur 7 mène à un premier intégrateur 8, dont la sortie est reliée à l'entrée de commande 27 de l'amplificateur 2 ainsi qu'à une sortie 13 de bruit de fond. La sortie de l'amplificateur 2 mène, par l'intermédiaire d'un filtre passe-bande 3, à l'entrée non-inversante d'un déclencheur de cliquetis 4. L'entrée inversante de ce déclencheur 4 est reliée à une borne 15.

La sortie du déclencheur 4 mène, par l'intermédiaire d'une borne 14, à l'entrée d'un commutateur 5. La sortie de ce commutateur 5 est reliée à l'entrée d'une bascule monostable 6, dont la sortie va à une sortie de cliquetis 12.

Une borne 17 mène à l'entrée de commande 51 du commutateur 5.

La question du type du capteur 1 importe peu.

Sur les figures 1 à 3, le capteur 1 est représenté comme étant constitué essentiellement par un élément piézocéramique. On peut tout aussi bien concecoir à sa place des capteurs optiques, des transformateurs de pression, des résonateurs de flexion ou d'autres capteurs de ce genre.

La sortie de l'amplificateur 2 est couplée rétroactivement, par l'intermédiaire du redresseur 7 et du premier intégrateur 8, à l'entrée de commande 27 de l'amplificateur 2. On obtient ainsi un réglage automatique de l'amplification, comme il est connu par exemple, sur une échelle étendue, par la technique des récepteurs de radiodiffusion. L'amplificateur 2 est un amplificateur opérationnel à transconductance ("operational transconductance amplifier") ; c'est-à-dire que la raideur de pente de l'amplificateur (amplification de tension) est établie, par l'intermédiaire du courant d'entrée à l'entrée de commande 27. A la sortie 13 du bruit de fond, s'établit ainsi un signal de courant qui est inversement proportionnel au niveau du signal à l'entrée 11.

Le signal de sortie réglé de l'amplificateur 2 traverse un filtre passe-bande 3, dont 4a réponse fréquentielle est mise en concordance avec la réponse fréquentielle typique d'un signal de cliquetis à escompter.

Ainsi, seules des pointes de signaux à l'intérieur de cette zone de fréquence, donc de préférence des impulsions de cliquetis, peuvent atteindre l'entrée non-inversante du déclencheur de cliquetis 4.

Le déclencheur de cliquetis 4 est un "déclencheur de Schmitt" affecté d'hystérésis, L'hystérésis assure un meilleur écart de bruit entre le signal de cliquetis et le bruit de fond sur le niveau du bruit de fond. A la borne 15 est amenée, à l'entrée inversante du déclencheur de cliquetis 4, une tension comme seuil de cliquetis Lorsque ce seuil de cliquetis est dépassé de plus de la moitié de la largeur de l'hystérésis par le signal à l'entrée non-inversante du déclencheur 4, il se présente un signal positif à la borne 14. Lorsque le seuil de cliquetis est franchi inférieurement de plus de la moitié de la largeur de l'hystérésis, la borne 14 reçoit un potentiel négatif. Les potentiels positif ou négatif à la borne 14 sont à comprendre- ici dans le sens de niveaux logiques.

Le seuil de cliquetis et la largeur d'hystérésis du déclencheur 4 sont dimensionnés de telle manière, qu'il en résulte pour la sortie du déclencheur 4 ou aussi bien pour le signal à la borne 14, une position préférentielle bien définie. Cela signifie qu'en l'absence d'un signal de sortie du filtre 3 - donc en cas de "fonctionnement à vide" à l'entrée non-inversante du déclencheur 4 ce potentiel de repos se situe en dehors de la zone d'hystérésis. On est ainsi assuré que pour chaque nouveau cycle de combustion, et par suite pour chaque nouvelle détection de cliquetis, il se présente la même position de repos et ainsi la même sensibilité de réaction.

Le signal de sortie du déclencheur de cliquetis 4 mène à-un commutateur 5. Ce commutateur 5 est fermé par un signal d'ouverture qui se présente à la borne 17.

Une combustion accompagnée de cliquetis se produit dans une zone angulaire déterminée d'une rotation du vilebrequin.

En dehors de cette zone angulaire une combustion accompagnée de cliquetis n'est pas possible, étant donné que, par exemple dans le cas d'un moteur à combustion interne à quatre temps, des soupapes d'admission ou d'échappement sont ouvertes. Par suite, s'effectue par le commutateur 5 une filtration de temps du signal de sortie du déclencheur de cliquetis 4. Des vibrations, semblables au cliquetis, du moteur ou du véhicule qu'il entraine ne peuvent pas, en dehors de ce signal d'ouverture, contribuer à un réglage du cliquetis.

Le signal à la borne 14 est envoyé à la bascule monostable 6 lorsque le commutateur 5 est fermé. La bascule monostable 6 est redéclenchable et fournira, dans l'intervalle de sa constante de temps, un signal positif à la sorite de cliquetis 12 aussi longtemps qu'elle se trouve déclenchée par des impulsions de cliquetis à la borne 14.

Sur la figure 4, on a représenté une période d'une combustion d'un moteur à combustion interne accompagnée de cliquetis. La ligne 4.A) montre un signal de sortie de l'amplificateur 2, qui amplifie de façon réglée le signal de sortie du capteur 1 piézo-céramique, sensible à la pression. A la sortie du filtre 3 se présente un signal selon la ligne 4.B). La ligne 4.C) montre des impulsions de cliquetis détectées à la borne 14. La ligne 4.D) représente un signal d'ouverture à la borne 17 pour commander le commutateur 5. La sortie de cliquetis 12 fournit le signal de sortie de la bascule monostable 6 selon la ligne 4.E).

La figure 2 montre une version modifiée du dispositif conforme à l'invention. Elle se différencie par trois caractéristiques de l'exemple de réalisation de la figure 1. Premièrement le redresseur de la figure 1 est remplacé par le déclencheur de réglage 13 ; deuxièmement la bascule monostable 6 est remplacée par une source de courant 22 mise en circuit, comme second intégrateur et troisièmement l'on a, en supplément par rapport à l'exemple de réalisation de la figure 1, monté en avant du premier intégrateur 8 un commutateur commande 20.

Le déclencheur de réglage 23 présente les mêmes caractéristiques que le déclencheur de cliquetis 4. Le signal de sortie de l'amplificateur 2 mène à l'entrée inversante du déclencheur 23 affecté d'hystérésis. L'entrée non-inversante est reliée à une borne 16, par 1'interme- diaire du potentiel de tension de laquelle se trouve fixé le seuil de déclenchement du déclencheur de réglage 23.

La sortie de celui-ci mène à l'entrée du commutateur 20, dont la sortie mène à l'entrée de l'intégrateur 8.

Des impulsions de cliquetis qui se présentent à la borne 14, à l'intérieur de la fenetre de signal, mettent en - et - hors circuit la source de courant 22, de telle sorte que le courant de la source charge un condensateur. Le courant ainsi intégré forme au condensateur un signal de tension, de sorte que lorsqu'est dépassé un seuil d'un comparateur, non représenté, il s'ensuit un signal de cliquetis à la sortie 12. Par l'intermédiaire d'une impulsion de retour à l'état initial à une borne 18, le condensateur est déchargé, de sorte que le second intégrateur est prêt à nouveau pour la prochain combustion.

Lorsque se présentent des impulsions de cliquetis à la borne 14, qui est reliée à l'entrée de commande 21 du commutateur 20, celui-ci est ouvert. Cela signifie que lorsque du cliquetis est détecté, l'entrée du premier intégrateur 8 est mise hors circuit. Ainsi, ce premier intégrateur 8 conserve sa valeur, et l'amplificateur 2 présente pendant la détection du cliquetis, une amplification constante. On est, par suite, assuré que la sensibilité du dispositif, conforme à l'invention dans l'exemple de réalisation de la figure 2, ne diminue pas pendant la détection du cliquetis, étant donné que de fortes impulsions de cliquetis ne peuvent pas être intégrées. La mise en oeuvre du déclencheur de réglage 23 permet un réglage automatique, rapide et précis de l'amplification à la manière d'un régulateur proportionnel.

L'exemple de réalisation de la figure 2 présente dans son mode de fonctionnement les mêmes caractéristiques qie celles qui ont été décrites pour la figure 1 en ce qui concerne les lignes 4.A) à 4.D) de la figure 4. La ligne 4.F) montre comment des impulsions de cliquetis à la borne 14 - ligne 4.C) - sont intégrées. Lorsque le seuil du comparateur est dépassé, il en résulte à la sortie 12 un signal de cliquetis selon la ligne 4.G).

La figure 3 montre un troisième exemple d'application, qui se différencie de celui de la figure 2 en ce que le commutateur 5 et la source de courant 22 mise en circuit sont remplacés par un micro-ordinateur 9. La borne 14 mène alors à une entrée 91, la borne 17 à une entrée 93 du micro-ordinateur 9. Une sortie 94 de celuici est reliée à l'entrée de commande 21 du commutateur 20, tandis qu'une sortie 92 mène à la sortie de cliquetis 12.

Le micro-ordinateur 9 assure, selon le programme, une décision quant à savoir si un cliquetis se présente à la borne 14 en fonction des impulsions de cliquetis. Le signal d'ouverture à la borne 17 y est pris en compte. Par l'intermédiaire de sa sortie 94, le microordinateur 9 met en circuit le commutateur 20. Un critère de décision pour le micro-ordinateur 9 est le nombre des impulsions à la borne 14. C'est ainsi qu'un cliquetis est détecté comme significatif lorsqu'à l'intérieur de la fenêtre de temps se présentent au moins trois impulsions à la borne 14.

Pour l'exemple de réalisation de la figure 3 sont valables aussi bien les allules de signaux selon la figure 4, lignes 4.A) à 4.D), comme dans les exemples de réalisation précédents. A la ligne 4.H) on a représenté le le signal à la sortie de cliquetis 12. Ce signal est fourni par le micro-ordinateur 9 lorsqu'il détecte à son entrée 91 le premier flanc d'une troisième impulsion à la borne 14 à l'intérieur d'une fenêtre de temps à la borne 17. D'autre part, on a montré que l'impulsion selon la ligne 4.H) est fixée par la fin de la fenêtre de temps à la borne 17 ligne 4.D).

L'entrée 91 du micro-ordinateur 9 est une entrée d'interruption, afin de donner au micro-ordinateur 9 la possibilité de traiter immédiatement ce signal. De ce micro-ordinateur 9 on obtient, en plus, d'autres fonctions encore dans un réglage de cliquetis non représenté ici. Il est possible d'autre part, sous l'effet de différentes variations de programme, de déterminer la durée du signal de cliquetis selon la ligne 4.H) en fonction de différents paramètres, afin de prendre ainsi une influence sur le réglage.

L'invention n'est bien entendu pas limitée seulement aux trois exemples de réalisation décrits cidessus. On peut aussi former des combinaisons rationnelles des caractéristiqùes de ces trois exemples de réalisation.

On a de même la possibilité, à considérer comme équivalente, de transformer le signal du capteur au moyen d'un convertisseur analogique - numérique, et de réaliser le dispositif conforme à l'invention, ou des parties de celui-ci, au moyen de routines de programmes à l'intérieur d'un microordinateur.

Claims (10)

REVENDICATIONS

10) Dispositif pour détecteur des combustions accompagnées de cliquetis dans des moteurs à combustion interne, comportant un capteur de cliquetis (1), un amplificateur (2) et un filtre (3) dont la réponse en fréquence est adaptée à un signal de cliquetis à escompter, un signal fourni par le capteur de cliquetis (1) étant envoyé à l'amplificateur (2), la sortie de l'amplificateur (2) menant au filtre (3), et l'intensité d'amplification de l'amplificateur (2) pouvant être commandée et réglée, dispositif caractérisé en ce que la sortie du filtre (3) mène à un premier commutateur à valeur de seuil (4) présentant une hystérésis, et en ce que l'intensité d'amplification de l'amplificateur (2) est commandée en fonction du signal de sortie de cet amplificateur (2).

20) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal de sortie de l'amplificateur (2) est envoyé à un redresseur (7) auquel fait suite un premier intégrateur (8), dont la sortie commande, par l'interne diaire d'une entrée de commande (27), l'intensité d'amplification de l'amplificateur (2).

30) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal de sortie de l'amplificateur (2) est envoyé à un second commutateur à valeur de seuil (23) présentant une hystérésis, auquel fait suite un premier intégrateur (8) dont la sortie commande, par l'intermédiaire d'une entrée de commande (27), l'intensité d'amplification de l'amplificateur (2).

40) Dispositif selon l'une ou l'autre des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le premier intégrateur (8) ne modifie pas essentiellement sa valeur, notamment sous l'effet d'un premier commutateur (20), lorsqu'est détectée une combustion accompagnée de cliquetis.

50) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, à la suite du premier commutateur à valeur de seuil (4) est monté un second commutateur (5), qui est fermé dans la zone angulaire du vilebrequin dans laquelle sont à escompter des combustions accompagnées de cliquetis.

60) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que, à la suite du commutateur (5), est montée une bascule (6) monostable redéclenchable.

70) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que, à la suite du second commutateur (5), est monté un second intégrateur, constitué sous forme de source de courant (22) mise en circuit.

80) Dispositif de montage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, à la suite du premier commutateur à valeur de seuil (4), est monté un micro-ordinateur (9), en ce que ce micro-ordinateur (9) fournit à une sortie (92), un signal de sortie en fonction du nombre ou de la durée d'impulsions de cliquetis du commutateur à valeur de seuil (4), en ce que le microordinateur (9) actionne le premier commutateur (20) et en ce que le micro-ordinateur (9) intervient dans un réglage en fonction de la détection de combustions accompagnées de cliquetis.

90) Dispositif de montage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les commutateurs à valeur de seuil (4, 23) présentent une position préférentielle.

100) Dispositif de montage selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisé en ce que le premier intégrateur (8) est constitué sous la forme de source de courant mise en circuit.