FR2734022A1

FR2734022A1 - Appareil de surveillance de la combustion dans un moteur a combustion interne

Info

Publication number: FR2734022A1
Application number: FR9605770A
Authority: FR
Inventors: Tohru Yoshinaga; Tokio Kohama; Hiroshi Yorita; Yasuyuki Satou; Masao Kano
Original assignee: Nippon Soken Inc
Current assignee: Soken Inc
Priority date: 1995-05-10
Filing date: 1996-05-09
Publication date: 1996-11-15
Anticipated expiration: 2016-05-09
Also published as: DE19618980A1; FR2734022B1; DE19618980B4

Abstract

L'appareil de surveillance de la combustion de l'invention a pour objet de faire la distinction entre des conditions de combustion anormales et des conditions de combustion normales en utilisant un courant ionique inclus dans le courant circulant entre les électrodes (11, 12) d'une bougie (1), résultant du mouvement des ions entre les électrodes qui sont produits par la combustion. Par exemple, si le temps d'atténuation à partir de la génération du courant traversant les électrodes jusqu'à ce que la variation du courant ait diminué jusqu'à une valeur donnée est plus courte qu'une période de temps donnée, il y a détermination du fait qu'une flamme a été étouffée avant l'achèvement de la combustion. Si le quotient de la valeur maximum du courant traversant les électrodes et du temps d'atténuation du courant qui représente la vitesse de la combustion est supérieur à une valeur prédéterminée, il y a détermination du fait qu'il se produit un cognement dû à la combustion.

Description

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La présente invention concerne un appareil de surveillance de la combustion en général pour un moteur à combustion interne et plus particulièrement un appareil de surveillance de la combustion conçu pour ' distinguer une combustion anormale en utilisant un courant ionique de combustion résultant du mouvement des ions entre les électrodes d'une bougie produit par la

combustion du moteur.

Un moteur à combustion interne pour véhicule automobile utilise généralement une bougie pour établir un arc entre ses électrodes afin d'allumer un mélange air-carburant qui est injecté dans une chambre de combustion. Lors de l'allumage du mélange, la combustion commence et se répand dans toutes les directions à partir de la bougie à l'intérieur de la chambre de combustion pour produire la puissance du moteur. Les conditions de la combustion changent constamment en fonction des conditions de parcours du véhicule. Un système classique de commande du moteur surveille donc l'existence d'une combustion anormale de manière à commander le réglage de l'allumage d'une bougie et le rapport air/carburant afin de maintenir à tout moment des conditions correctes pour la combustion. Par exemple, une combustion anormale appelée cognement se traduit par une perte de puissance et par une augmentation excessive de la pression régnant dans la chambre de combustion, provoquant un endommagement physique du moteur. De manière à éviter cette combustion anormale, un capteur de cognement est généralement utilisé qui est monté dans la chambre de combustion de manière à détecter la production d'une vibration anormale provoquée par le cognement et retarder l'allumage. Cependant, le capteur de cognement peut détecter les vibrations produites par des facteurs autres que le cognement de la combustion. Dans le but d'éviter cet inconvénient, la première publication du brevet japonais N 58-7536 décrit un appareil de détection des cognements qui applique une tension à

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courant continu aux électrodes d'une bougie afin de détecter le courant ionique résultant du mouvement des ions entre les électrodes et déterminer la force de la combustion en se basant sur le fait qu'un grand nombre ' d'ions sont produits lors de la génération de la

détonation provoquant le cognement.

En général, dans le but d'améliorer la consommation en carburant ou de contrôler les émissions à l'échappement, le rapport air/carburant est décalé du côté pauvre ou les gaz d'échappement sont remis en circulation pour purger les oxydes d'azote qu'ils contiennent. Cependant, cela peut provoquer une combustion instable telle qu'un raté d'allumage et un cognement de la combustion. Ainsi, il est essentiel de commander correctement les conditions de la combustion, et celles-ci doivent être détectées avec une précision élevée. Dans l'appareil de détection des cognements de la technique antérieure mentionné ci-dessus, il est difficile de ne détecter que le courant ionique à cause de l'influence des courants de charge et de décharge circulant dans les électrodes des bougies, fonctionnant en éléments capacitifs. En outre, une tension élevée à courant continu appliquée aux électrodes des bougies provoque des ions de combustion qui doivent être absorbés par les électrodes, de sorte que le courant ionique devient instable, provoquant la diminution de la précision de la détection de conditions de combustion anormales. En conséquence, la présente invention a pour objet principal d'éviter les inconvénients de la

technique antérieure.

La présente invention a pour autre objet de fournir un appareil de surveillance de la combustion qui est conçu pour détecter la production d'ions de combustion afin d'analyser les conditions de la combustion d'un moteur à combustion interne et de

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fournir une information utile pour maintenir les

conditions de la combustion au niveau désiré.

Selon un aspect de la présente invention, on fournit un appareil de surveillance de la combustion pour moteur à combustion interne qui comprend un moyen de source de tension pour appliquer une tension à courant alternatif aux électrodes d'une bougie montée dans la chambre de combustion du moteur, un moyen de détection de courant afin de détecter le courant circulant dans les électrodes de la bougie, un moyen de détermination de variation de courant afin de déterminer la variation du courant détecté par le moyen de détection de courant provoquée par un changement du nombre des ions de combustion produits entre les électrodes de la bougie, et un moyen de distinction des conditions de la combustion afin de faire la distinction entre une combustion anormale et une combustion normale sur la base de la variation du courant déterminée par le

moyen de détermination de variation de courant.

Dans le mode de réalisation préféré de la présente invention, le moyen de distinction des conditions de la combustion comprend un moyen de détermination de valeur maximum, un moyen de comparaison, et un moyen de détermination d'un raté d'allumage. Le moyen de détermination de valeur maximum détermine la valeur maximum de la variation du courant détecté par le moyen de détection de courant lors d'un cycle de combustion. Le moyen de comparaison compare la valeur maximum déterminée par le moyen de détermination de valeur maximum à une valeur donnée. Le moyen de détermination d'un raté procède à la détermination du fait qu'un raté d'allumage s'est produit si la valeur

maximum est inférieure à la valeur donnée.

Le moyen de distinction des conditions de la combustion peut comporter un moyen de mesure du temps et un moyen de détermination d'un étouffement. Le moyen de mesure du temps mesure le temps à partir de la production du courant détecté par le moyen de détection

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de courant jusqu'à ce que la variation du courant ait diminué jusqu'à une valeur donnée. Le moyen de détermination d'un étouffement procède à la détermination du fait qu'une flamme a été étouffée avant ' l'achèvement de la combustion si le temps mesuré par le moyen de mesure dutemps est plus court qu'une période

de temps donnée.

Le moyen de distinction des conditions de la combustion peut comporter un moyen de détermination de valeur maximum, un moyen de mesure du temps et un moyen de détermination des cognements de la combustion. Le moyen de détermination de valeur maximum détermine la valeur maximum de la variation du courant détecté par le moyen de détection du courant lors d'un cycle de combustion. Le moyen de mesure du temps mesure le temps à partir de la production du courant détecté par le moyen de détection de courant jusqu'à ce que la variation du courant ait été réduite à une valeur donnée. Le moyen de détermination des cognements de la combustion détermine le fait qu'il s'est produit un cognement si le quotient de la valeur maximum de la variation par le temps mesuré par le moyen de mesure du

temps est supérieur à une valeur prédéterminée.

Le moyen de distinction des conditions de la combustion peut comporter un moyen de détermination de valeur maximum et un moyen de détermination des cognements de la combustion. Le moyen de détermination de valeur maximum détermine la valeur maximum de la variation du courant détecté par le moyen de détection de courant lors d'un cycle de combustion. Le moyen de détermination des cognements de la combustion détermine qu'un cognement se produit si la valeur maximum de la variation du courant est supérieure à une valeur prédéterminée. Le moyen de distinction des conditions de la combustion peut comprendre un moyen de détermination d'une vitesse d'atténuation maximum et un moyen de détermination des cognements de la combustion. Le moyen

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de détermination de la vitesse d'atténuation maximum détermine une valeur maximum pour une vitesse de l'atténuation de la variation du courant détecté par le moyen de détection du courant lors d'un cycle de ' combustion. Le moyen de détermination des cognements de la combustion détermine le fait qu'un cognement se produit si la valeur maximum de la vitesse d'atténuation

est supérieure à une valeur prédéterminée.

Le moyen de distinction des conditions de la combustion peut comporter un moyen de détection des vibrations dues aux cognements, et un moyen de détermination des cognements de la combustion. Le moyen de détection des vibrations dues aux cognements extrait une composante de vibration provoquée par le cognement à partir de la variation du courant déterminée par le moyen de détermination de variation de courant afin de déterminer l'amplitude maximum de cette composante. Le moyen de détermination des cognements détermine que le cognement se produit si l'amplitude maximum est

supérieure à une amplitude prédéterminée.

Le moyen de distinction des conditions de la combustion peut comporter un moyen de détection des vibrations dues aux cognements et un moyen de détermination des cognements de la combustion. Le moyen de détection des vibrations dues aux cognements extrait une composante de vibration provoquée par la combustion à partir de la variation du courant déterminée par le moyen de détermination de variation de courant afin de compter le nombre de fois avec lequel les pics de cette composante dépassent une amplitude donnée lors d'un cycle de combustion. Le moyen de détermination des cognements de la combustion détermine le fait que le cognement se produit si le nombre de fois compté est

supérieur à un nombre donné.

La présente invention sera bien comprise

lors de la description suivante faite en liaison avec

les dessins ci-joints, dans lesquels:

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La figure 1 est un schéma de circuits qui représente un appareil de surveillance de la combustion selon le premier mode de réalisation de la présente invention; ' La figure 2 est un organigramme d'un programme exécuté par un appareil de surveillance de la combustion afin de faire la distinction entre des conditions de combustion anormales et des conditions de combustion normales; La figure 3(A) représente une forme d'onde d'un signal impulsionnel sorti d'un oscillateur 25; La figure 3(B) représente une forme d'onde d'une tension à courant alternatif appliquée aux électrodes d'une bougie; La figure 3(C) représente une forme d'onde d'une composante de courant capacitif d'un courant circulant entre les électrodes d'une bougie; La figure 3(D) représente les formes d'onde des courants ioniques de combustion lorsqu'un grand nombre d'ions sont produits et lorsqu'un petit nombre d'ions sont engendrés; La figure 3(E) représente des formes d'onde de courants traversant les électrodes d'une bougie lorsqu'un grand nombre d'ions sont produits et lorsqu'un petit nombre d'ions sont engendrés; La figure 4(A) représente les variations de la pression régnant dans la chambre de combustion lors d'un cycle de combustion; La figure 4(B) représente les variations du courant ionique de combustion lors d'un cycle de combustion; La figure 4(C) représente les variations de la valeur de crête des courants ioniques de combustion; La figure 5 est un schéma de circuits qui représente un appareil de surveillance de la combustion selon un second mode de réalisation de l'invention;

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La figure 6 est un schéma de circuits qui représente un appareil de surveillance de la combustion selon un troisième mode de réalisation de l'invention; La figure 7 est un schéma de circuits qui ' représente un appareil de surveillance de la combustion selon un quatrième mode de réalisation de l'invention; La figure 8(A) représente une forme d'onde du signal impulsionnel sorti par l'oscillateur 25 représenté en figure 7; La figure 8(B) représente des formes d'onde des courants ioniques de combustion lorsqu'un grand nombre d'ions sont produits et lorsqu'un petit nombre d'ions sont engendrés; La figure 8(C) représente des formes d'onde de courants circulant dans les électrodes d'une bougie lorsqu'un grand nombre d'ions sont produits et lorsqu'un petit nombre d'ions sont engendrés; La figure 8(D) représente une forme d'onde de la sortie du comparateur 51 représenté en figure 7; La figure 8(E) représente une forme d'onde de la sortie de l'oscillateur 61 représenté en figure 7; La figure 8(F) représente une forme d'onde de la sortie d'un compteur 62 représenté en figure 7; La figure 8(G) représente une forme d'onde de la sortie d'un circuit inverseur 66 représenté en figure 7; La figure 8(H) représente une forme d'onde de la sortie d'un circuit échantillonneur-bloqueur 7 représenté en figure 7; La figure 9(A) représente une variation de la pression régnant dans la chambre de combustion en liaison avec l'angle du vilebrequin; La figure 9(B) représente la sortie du circuit échantillonneur-bloqueur 7 représenté en figure 7, représentée sous forme de différence de phase; La figure 9(C) représente la sortie d'un filtre passe-bande 92 représenté en figure 7; et

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La figure 10 est un schéma de circuits qui représente un appareil de surveillance de la combustion selon un cinquième mode de réalisation de la présente invention. En liaison maintenant avec les dessins, plus particulièrement avec la figure 1, on a représenté un appareil de surveillance de la combustion selon la présente invention qui est concu pour faire la distinction entre des conditions anormales de combustion et une condition normale dans un moteur à combustion interne. Les conditions anormales de combustion, telles qu'elles sont détectées par l'appareil de détection de la combustion de la présente invention, sont divisées en trois types: un type de condition résultant d'une défaillance dans l'établissement d'un arc aux électrodes d'une bougie (ce qu'on désigne ci-après par raté d'allumage complet), la seconde condition étant une combustion incomplète dans laquelle un arc est produit pour allumer un mélange air/carburant, mais la flamme est éteinte avant l'achèvement de la combustion à cause d'une richesse excessive du mélange, par exemple (qu'on désigne ci-après par étouffement), et la troisième condition est le cognement de la combustion (qu'on

appelle également cognement du moteur).

L'appareil de surveillance de la combustion comprend en général un circuit 2 de source de tension à courant alternatif, un circuit 4A de détection de la forme d'onde du courant, et un circuit 8A de commande électronique. Le circuit 2 de la source de tension à courant alternatif comprend un transformateur 21, une batterie 22, un transistor de commutation 23, une porte

OU à deux entrées 24, et un oscillateur 25.

Une bougie 1 ayant deux électrodes 11 et 12

est montée dans une chambre de combustion du moteur.

L'électrode 12 est mise à la masse par l'intermédiaire du corps de la bougie. L'électrode 11 est une électrode centrale isolée à la porcelaine, au mica ou avec

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d'autres matériaux. Le transformateur 21 comprend un enroulement primaire 21a et un enroulement secondaire 21b. L'enroulement secondaire 21b est connecté à l'électrode 11. L'enroulement primaire 21a est connecté par l'une de ses extrémités à la borne positive de la batterie 22 et à son autre extrémité au collecteur du transistor de commutation 23 afin d'établir sélectivement l'application d'une tension à l'enroulement primaire 21a. L'oscillateur 25 est connecté à la base du transistor de commutation 22 par l'intermédiaire de la porte OU 24 et produit un signal rectangulaire ou signal oscillant ayant une fréquence de kHz. Une résistance 3 est disposée entre l'enroulement secondaire 21 et l'électrode 12 de la bougie 1 afin de détecter le courant circulant dans les électrodes 11 et 12. La résistance 3 est également connectée à la jonction entre l'enroulement secondaire 21b et un circuit échantillonneur-bloqueur 41 du circuit

4A de détection de la forme d'onde du courant.

Le circuit de commande électronique 8A comprend une unité de commande électronique 81, un moniteur de maintien de crête 82, un circuit de comparaison de limite inférieure 83, et un comparateur 84. Le circuit 83 comporte un comparateur 831, une

résistance variable 833, et une batterie 832.

Le circuit échantillonneur-bloqueur 41 fournit un signal de sortie au moniteur de maintien de crête 82. Une valeur maintenue par le moniteur 82 est remise à zéro au commencement de chaque cycle de combustion. Le moniteur 82 fournit un signal de sortie à la borne d'entrée positive du comparateur 831. Le comparateur 831 est connecté par sa borne d'entrée négative à la résistance variable 833. La résistance variable 833 est ajustée de façon que la chute de tension de la batterie 832 corresponde à la limite inférieure d'une valeur de crête d'un courant ionique de

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combustion donné. Le comparateur 831 fournit un signal

de sortie à l'unité à commande électronique 81.

Le circuit échantillonneur-bloqueur 14 fournit aussi le signal de sortie à la borne positive du ' comparateur 84. La borne négative du comparateur 84 est reliée à la masse. Le signal de sortie du comparateur 84 est appliqué à l'unité 81 pour être employé dans la détermination de la production de l'étouffement. Un signal de sortie du moniteur 82 est appliqué à l'unité 81 pour être utilisé dans la détermination de la

production du cognement de la combustion.

La bougie 1 et une partie du circuit 2 de la source de tension à courant alternatif servent à allumer le mélange air/carburant introduit dans la chambre de combustion du moteur. Le circuit de commande électronique 8A est connecté à la porte OU 24 et sort un signal d'allumage de niveau haut de manière à rendre conducteur le transistor de commutation 23 par l'intermédiaire de la porte OU 24 de sorte que l'énergie de l'allumage est fournie par la batterie 22 et s'accumule ensuite dans le transformateur 21. Lorsque le signal d'allumage passe du niveau haut au niveau bas, il a pour effet que le transformateur 21 provoque une induction électromagnétique de sorte qu'une haute tension apparaît entre les électrodes 11 et 12 de la bougie 1 pour produire un arc afin d'allumer le mélange air/carburant. Dans le fonctionnement de l'appareil de surveillance de la combustion, lorsque l'oscillateur 25 sort le signal oscillant appliqué à la base du transistor de commutation 23 par l'intermédiaire de la porte OU 24 pendant l'allumage du mélange air/carburant, il provoquera l'application de la tension de la batterie à l'enroulement primaire 21a du transformateur 21, et cela de manière cyclique, d'o l'établissement de l'induction électromagnétique pour développer une tension alternative élevée à l'enroulement secondaire 21b suivant une fréquence égale à celle du signal

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oscillant sortant de l'oscillateur 25, laquelle est appliquée à son tour, aux électrodes 11 et 12 de la

bougie 1.

La figure 3(A) représente la forme d'onde du ' signal oscillant sortant de l'oscillateur 25. La figure 3(B) représente la forme d'onde de la tension alternative appliquée entre les électrodes 11 et 12 de la bougie 1 lors de la combustion. La tension alternative est émoussée en matière de forme d'onde par rapport au signal oscillant de la figure 3(A) et est décalée d'environ 90 par rapport au signal oscillant à cause de la capacité parasite du transistor de commutation 23, du transformateur 21, etc. La tension alternative appliquée aux électrodes 11 et 12 provoque la circulation d'un courant entre elles. La figure 3(C) représente une composante capacitive du courant traversant les électrodes 11 et 12, qui est proportionnelle à la différentielle en fonction du temps de la tension alternative représentée en figure 3(B). La figure 3(D) représente les courants ioniques de combustion dus au mouvement des ions entre les électrodes 11 et 12 qui sont produits par la combustion. Le trait plein représente le courant ionique lorsqu'il y a génération d'un grand nombre d'ions, alors que le pointillé représente le courant ionique lorsqu'il y a génération d'un petit nombre d'ions. Un courant ionique plus élevé circule, comme on peut le voir dans

le dessin, du côté positif plutôt que du côté négatif.

Cela est dû au fait que les ions négatifs sont beaucoup plus petits que les ions positifs. Le courant ionique de combustion vibre avec une amplitude proportionnelle au nombre des ions en phase avec la tension alternative développée entre les électrodes 11 et 12 de la bougie 1, comme cela est représenté en figure 3(B). La somme du courant capacitif et du courant ionique forme un courant circulant réellement entre les électrodes 11 et 12, qui est représenté en figure 3(E). Le courant capacitif a un niveau zéro lorsque le signal oscillant (figure 3(A))

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passe du niveau haut au niveau bas, alors que le courant

ionique représente une valeur de crête du côté positif.

Le courant traversant les électrodes 11 et 12 est détecté comme une chute de tension dans la résistance 3 ' qui est proportionnelle à l'intensité du courant. La chute détectée de la tension est alors appliquée au circuit échantillonneur-bloqueur 41. Le circuit 41 maintient le signal entré lorsque le signal oscillant provenant de l'oscillateur 25 passe du niveau haut au

niveau bas.

Le signal maintenu par le circuit échantillonneur-bloqueur 41 indique la valeur de crête du courant ionique de combustion qui diminue et augmente seulement en fonction du changement du nombre des ions quelle que soit la variation périodique de la tension

alternative (figure 3(B)).

On décrira maintenant le fonctionnement du circuit de commande électronique 8A pour l'analyse des

formes d'onde.

La figure 4(A) représente les variations de la pression régnant dans la chambre de combustion du moteur lors d'un cycle de combustion. Le trait plein représente une combustion normale. Le trait mixte représente une combustion anormale provoquant un cognement. La ligne en tirets représente une combustion anormale provoquée par l'étouffement. Dans tous les cas, la pression régnant dans la chambre de combustion augmente après l'allumage et diminue ensuite après l'atteinte d'une valeur maximum; cependant, par rapport à une combustion normale, la pression régnant dans la chambre pendant un cognement s'élève rapidement jusqu'à l'atteinte d'une valeur maximum et chute ensuite rapidement parce qu'un détonation se produit pendant le cognement. Dans le cas de l'étouffement, la combustion est atténuée et une flamme est étouffée pendant le processus d'expansion, de sorte que la pression régnant dans la chambre de combustion commence à diminuer plus

tôt que normalement.

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La figure 4(B) représente les variations du courant ionique pendant le même cycle de combustion (figure 4(A)) qui vibre dans un cycle correspondant à la fréquence de la tension alternative telle qu'elle est ' appliquée aux électrodes 11 et 12 de la bougie 1. Le

courant ionique change seulement, comme décrit ci-

dessus, en conformité avec le changement du nombre des ions de la combustion. La valeur de crête du courant ionique lors de chaque cycle est détectée par le circuit

échantillonneur-bloqueur 41.

La figure 4(C) représente les variations de la valeur de crête des courants ioniques de combustion (figure 4(B)), respectivement. S'il se produit un raté d'allumage, la combustion ne se produit pas, de sorte que la valeur de crête du courant ionique est sensiblement nulle. Ainsi, lorsque la valeur de crête du courant ionique est inférieure à une limite inférieure Ir donnée, le circuit de commande électronique 81 procède à la détermination du fait qu'un raté d'allumage s'est produit. Si l'étouffement a eu lieu, la combustion s'achève plus tôt que normalement. Ainsi, lorsque le temps de combustion entre allumage et étouffement est inférieur au minimum d'un temps de combustion dans des conditions de combustion normales, le circuit électronique de commande 81 procède à la détermination du fait qu'il s'est produit un étouffement. Si un cognement dû à la combustion se produit, le maximum des valeurs de crête du courant ionique lors d'un processus de combustion est supérieur à celui ayant lieu lors de conditions de combustion normales, et le temps de combustion TR devient plus court que dans les conditions normales de combustion. Ainsi, lorsque le quotient du maximum des valeurs de crête du courant ionique lors d'un cycle de combustion et du temps de combustion TR, qui représente une vitesse de combustion moyenne, est supérieur à un maximum obtenu lors des conditions de combustion normale, le circuit électronique de commande

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81 procède à la détermination du fait qu'un cognement a lieu. De nouveau en liaison avec la figure 2, on a représenté un organigramme d'un programme ou d'une séquence d'étapes logiques exécuté par le circuit électronique de commande 81 lors de chaque cycle de la combustion. Après l'entrée du programme, celui-ci passe à une étape 101 dans laquelle il y a détermination du fait qu'un signal de départ est fourni ou non pour le circuit électronique de commande 8A. Si une réponse OUI est obtenue, le programme passe à une étape 102 dans laquelle la valeur maximum Ip d'un courant ionique de combustion lors d'un cycle de combustion est déterminée par le moniteur de maintien de crête 82 à la fin du cycle de combustion. Plus spécialement, le courant ionique détecté par le circuit échantillonneur-bloqueur 41 par l'intermédiaire de la résistance 3 est, comme on l'a décrit ci- dessus, changé cycliquement après l'allumage, de sorte que le niveau du signal sortant du circuit échantillonneur-bloqueur 41 pour application au moniteur 82 est modifié. Le moniteur 82 fixe la valeur maximum Ip du courant ionique à la fin du cycle de combustion. La sortie du moniteur 82 est appliquée à la borne d'entrée positive du comparateur 831, alors qu'une tension de référence correspondant à la limite inférieure Ir du courant ionique est appliquée à la borne négative du comparateur 831 à partir de la résistance variable 833. Dans un étape 103, le comparateur 831 détermine le fait que la valeur maximum Ip du courant ionique est plus petite que la limite inférieure Ir ou non. Si la valeur maximum Ip est plus petite que la limite inférieure If, le comparateur 831 fournit alors un signal de niveau bas, et le programme passe à une étape 109 dans laquelle il y a détermination du fait qu'un raté d'allumage complet a eu lieu. En variante, si la valeur maximum Ip est supérieure à la

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limite inférieure Ir, le comparateur 831 fournit alors un signal au niveau haut, et le programme passe à une étape 104 dans laquelle il y a détermination d'un temps de combustion TR selon la manière suivante. La sortie du ' circuit échantillonneur-bloqueur 41 représentant la valeur de crête du courant ionique est appliquée à la borne d'entrée positive du comparateur 84. Le comparateur 84 compare alors la valeur de crête du courant ionique à une tension de référence (c'est-à- dire

le potentiel de la masse) appliquée à sa borne négative.

La sortie du circuit échantillonneur-bloqueur 41 représentant la valeur de crête du courant ionique donne une valeur positive après l'allumage et atteint zéro à l'achèvement de la combustion pour changer la sortie du comparateur 84 et la faire passer du niveau haut au niveau bas. Le temps auquel la sortie du comparateur 84 change pour passer au niveau bas correspond au temps auquel la valeur de crête du courant ionique diminue jusqu'à une valeur donnée. La période de temps à partir

de l'élévation de la sortie du circuit échantillonneur-

bloqueur 41 pour passer au niveau haut jusqu'à ce qu'il soit changé enniveau bas est déterminée comme étant le

temps de combustion TR.

Après la détermination du temps TR dans l'étape 104, le programme passe à une étape 105 dans laquelle il y a détermination du fait que le temps de combustion TR est inférieur ou non à une valeur donnée Tr. La valeur donnée Tr est stockée dans une mémoire du circuit électronique de commande 81 et représente, par exemple, comme indiqué en figure 4(C), le temps écoulé jusqu'à ce que la valeur de crête du courant ionique dans des conditions de cognement atteigne la limite inférieure Ir. Si une réponse OUI est obtenue, signifiant que le temps de combustion TR est inférieur à la valeur donnée Tr, le programme passe alors à une étape 110 dans laquelle il y a détermination du fait que le moteur se trouve dans des conditions de combustion anormales provoquées par l'étouffement. En variante, si

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une réponse NON est obtenue dans l'étape 105, le programme passe alors à une étape 106 dans laquelle la valeur maximum Ip du courant ionique est divisée par le temps de combustion TR afin de déterminer une vitesse de ' combustion VR (c'est-à-dire une vitesse d'atténuation de

la combustion).

Le programme passe alors à une étape 107 dans laquelle il y a détermination du fait que la vitesse de combustion VR est supérieure à une valeur donnée Vr ou non. Si une réponse OUI est obtenue, le programme passe à une étape 111 dans laquelle il y a détermination du fait que le moteur se trouve dans des conditions de combustion anormales qui provoquent un cognement. En variante, si une réponse NON est obtenue dans l'étape 107, le programme passe alors à une étape 108 dans laquelle il y a détermination du fait que le moteur se trouve dans des conditions de combustion normales. Comme cela apparaît dans la discussion précédente, l'appareil de surveillance de la combustion de ce mode de réalisation est conçu pour déceler des conditions de combustion anormales sur la base d'une variation du courant ionique en fonction de la variation

du nombre des ions de combustion.

La figure 5 représente un circuit de commande électronique 8B d'un appareil de surveillance de la combustion selon un second mode de réalisation de la présente invention. D'autres agencements sont identiques à ceux du premier mode de réalisation, et

leur explication détaillée sera omise ici.

Le circuit de commande électronique 8B est différent du circuit 8A du premier mode de réalisation en ce qui concerne seulement un circuit de comparaison de limite supérieure 85 auquel est appliquée une sortie

du moniteur de maintien de crête 82.

Le circuit de comparaison 85 comporte un comparateur 851, une résistance variable 853, et une batterie 852. La sortie du moniteur 82 est appliquée à

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la borne d'entrée positive du comparateur. La sortie du comparateur 851 est appliquée à l'unité de commande électronique 81 pour la détermination d'un état de cognement dû à la combustion. La borne d'entrée négative ' du comparateur 851 est connectée à la résistance variable 853. La résistance 853 est réglée de façon à produire une chute de la tension de la batterie qui correspond à la limite supérieure de la variation de la valeur de crête du courant ionique pendant une combustion normale. Si la valeur de crête du courant ionique dans un certain état de la combustion est inférieure à la limite supérieure, il y a détermination du fait que le moteur est dans des conditions de combustion normales. En variante, si la valeur de crête du courant ionique dépasse la limite supérieure, il y a détermination du fait que le moteur se trouve dans des conditions de combustion anormales qui provoquent un cognement. On discutera ci-dessous le fonctionnement de l'appareil de surveillance de la combustion du second mode de réalisation de l'invention en utilisant l'organigramme de la figure 2. Le fonctionnement du second mode de réalisation est différent de celui du premier mode en ce qui concerne seulement les étapes 106 et 107. Les autres étapes sont identiques et leur

explication détaillée sera omise.

Le moniteur de maintien de crête 82, comme décrit dans le premier mode de réalisation, fixe la valeur maximum Ip du courant ionique à la fin d'un cycle de combustion (étape 106). La valeur maximum Ip est appliquée à la borne d'entrée positive du comparateur 851. A la borne d'entrée négative du comparateur 851, la

limite supérieure Ipth qui est, comme on l'a décrit ci-

dessus, un critère pour déterminer si oui ou non le moteur se trouve dans des conditions normales de la combustion ou dans des conditions de cognement, est entrée à partir de la résistance variable 853. Le comparateur 851 compare la valeur maximum Ip à la limite

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supérieure Ipth (étape 107). Si la valeur maximum Ip est supérieure à la limite supérieure Ipth, il y a détermination du fait que le moteur se trouve dans des conditions de cognement (étape 111). En variante, si la ' valeur maximum Ip est plus petite que la limite supérieure Ipth, il y a détermination du fait que le moteur se trouve dans des conditions de combustion

normales (étape 108).

La figure 6 représente un circuit de commande électronique 8C d'un appareil de surveillance de la combustion selon le troisième mode de réalisation de l'invention, qui est différent du second mode de réalisation de la figure 5 en ce qu'un circuit 86 de détermination de vitesse d'atténuation maximum et un circuit 87 de comparaison de vitesse d'atténuation sont prévus. Les autres agencements sont identiques, et leur

explication détaillée sera omise.

Le circuit 86 de détermination de vitesse d'atténuation maximum comprend un circuit de différentiation 861 et un moniteur de maintien de crête 862. Le circuit 87 de comparaison de vitesse d'atténuation comprend un comparateur 871, une

résistance variable 873, et une batterie 872.

La sortie du circuit échantillonneur-

bloqueur 41 est appliquée au moniteur 862 par l'intermédiaire du circuit de différentiation 861. La valeur maintenue par le moniteur 862 est remise à zéro au commencement de chaque cycle de combustion. Le moniteur 862 fournit une sortie à la borne d'entrée positive du comparateur 871. La borne d'entrée négative du comparateur 871 est reliée à la résistance variable 873. La résistance variable 873 est réglée de manière à produire une chute de la tension de la batterie qui correspond à la vitesse d'atténuation maximum donnée Vmaxr. En général, le processus de combustion pendant un cognement s'achève plus vite que dans le cas normal, de sorte que la vitesse d'atténuation de la valeur de crête du courant ionique est élevée. Ainsi, si la vitesse

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d'atténuation de la valeur de crête du courant ionique est dans certaines conditions de la combustion inférieure à la vitesse d'atténuation maximum Vmaxr, il y a détermination du fait que le moteur se trouve dans des conditions de combustion normales. En variante, si la vitesse d'atténuation est supérieure à la vitesse normale Vmaxr, il y a détermination du fait que le moteur se trouve dans des conditions de combustion anormales

qui provoquent un cognement.

On discutera ci-après les opérations du circuit de détermination de la vitesse d'atténuation maximum 86 et du circuit de comparaison de la vitesse d'atténuation 87. Les autres opérations sont identiques à celles du second mode de réalisation, et leur

explication détaillée sera omise.

Le circuit de différentiation 861 procède à une différentiation de la sortie du circuit échantillonneur-bloqueur 41 en fonction du temps et fournit un signal de sortie proportionnel à la vitesse

d'atténuation de la valeur de crête du courant ionique.

Le moniteur de maintien de crête 862 maintient ou met à jour le signal sortant du circuit de différentiation 861 selon une variation de la vitesse d'atténuation de la valeur de crête et détermine une valeur maximum VmaxR de la vitesse d'atténuation à la fin de chaque cycle de combustion. Le comparateur 871 compare la valeur maximum VmaxR à la vitesse d'atténuation maximum Vmaxr fournie par la résistance variable 873. Si la valeur maximum VmaxR est supérieure à la vitesse d'atténuation maximum Vmaxr, il y a détermination du fait que le moteur se trouve dans des conditions de cognement. En variante, si la valeur maximum VmaXR est plus petite que la vitesse d'atténuation maximum Vmaxr, il y a détermination du fait que le moteur se trouve dans des conditions de

combustion normales.

La figure 7 représente un appareil de surveillance de combustion selon le quatrième mode de réalisation de la présente invention, qui comprend un

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circuit 4B de détection de forme d'onde de courant et un circuit de commande électronique 9A à la place du circuit de détection de forme d'onde du courant 4A et du circuit de commande électronique 8A du premier mode de ' réalisation. Le même oscillateur 25 que dans le premier mode de réalisation qui est connecté à la porte OU 24 est, cependant, prévu en étant indépendant du circuit 4A de détection de la forme d'onde du courant. Les autres agencements sont identiques, et leur explication

détaillée sera omise.

Le circuit 4B de détection de la forme d'onde du courant comprend un circuit convertisseur de signal 5, un circuit de mesure du temps 6, et un circuit

échantillonneur-bloqueur 7.

Le circuit de mesure du temps 6 comporte un oscillateur 61, un compteur 62, un commutateur analogique 63, un circuit d'intégration 64 et un circuit

d'inversion 66.

La chute de tension développée dans la résistance 3 est appliquée au circuit d'intégration 64 par l'intermédiaire du circuit convertisseur de signal 5. L'oscillateur 61 fournit un signal oscillant au commutateur analogique 63 par l'intermédiaire du compteur 62. Le commutateur analogique 63 est connecté aux deux côtés d'un condensateur 65 du circuit d'intégration 64 et fournit un signal de remise à zéro afin de définir un intervalle d'intégration dans une opération d'intégration exécutée par le circuit d'intégration 64. Le circuit d'intégration 64 fournit un signal d'intégration au circuit échantillonneur-bloqueur 7 par l'intermédiaire du circuit d'inversion 66. Le circuit 7 bloque le signal d'intégration et le met à jour lorsqu'un signal provenant du comparateur 61 passe du niveau haut au niveau bas. La sortie du circuit 7 est appliquée à un filtre passe-bande 92 du circuit de commande électronique 9A pour déterminer une vibration due à un cognement. Le filtre passe-bande 92 fournit une sortie au moniteur de maintien de crête 93 pour

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déterminer l'amplitude maximum de la vibration. Le moniteur 93 est remis à zéro au commencement de chaque cycle de combustion. La sortie du moniteur 93 est

appliquée à une unité de commande électronique 91A.

' On décrira ci-après, en liaison avec les figures 7 et 8, le fonctionnement de l'appareil de surveillance de la combustion du quatrième mode de réalisation de la présente invention. On omettra ici les mêmes opérations que celles du premier mode de

réalisation.

Lorsque l'oscillateur 25 fournit un signal impulsionnel, comme représenté en figure 8(A), cela provoquera la production d'un courant ionique, comme représenté en figure 8(B). En figures 8(B) à 8(H), les traits pleins représentent des paramètres lorsqu'il y a production d'un grand nombre d'ions, alors que les lignes en tirets représentent des paramètres lorsqu'il y a génération d'un petit nombre d'ions pendant la combustion. Un courant, tel que représenté en figure

8(C), traverse les électrodes 11 et 12 de la bougie 1.

Une chute de tension est produite dans la résistance 3 qui correspond au courant (Figure 8(C)) et est alors appliquée à la borne d'entrée positive du comparateur 51. Le comparateur 51 est connecté par sa borne d'entrée négative à la masse et fournit un signal de niveau haut lorsque la chute de tension entrée représente une valeur positive. La figure 8(D) représente la sortie du comparateur 51. Comme décrit dans le premier mode de réalisation, une composante négative du courant ionique est généralement de faible valeur, de sorte que les parties montantes de la forme d'onde de courant représentée en figure 8(C) changent difficilement même si le nombre des ions produits est modifié, ce qui signifie que la phase du signal impulsionnel, comme représenté en figure 8(D), sortant du comparateur 51 n'est décalée que lors du passage du niveau haut au

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niveau bas en conformité avec le changement du nombre

des ions produit.

La sortie du comparateur 51 est appliquée au circuit d'intégration 64. Le circuit 64 intègre alors le ' signal de niveau haut provenant du comparateur 51. Lorsque le commutateur analogique 63 remet à zéro le condensateur 65 du circuit d'intégration 64, le circuit 64 fournit une sortie égale à zéro. La figure 8(E) représente la sortie de l'oscillateur 61 sous la forme

d'un signal impulsionnel ayant une fréquence de 300 kHz.

La figure 8(F) représente la sortie du compteur 62. Le compteur 62 fournit un signal impulsionnel de niveau haut pendant la durée au cours de laquelle la sortie du comparateur 51 est au niveau haut de manière à actionner le commutateur analogique 63. Ainsi, le circuit d'intégration 64 fournit un signal ondulé ayant une valeur négative proportionnelle à la durée pendant laquelle la sortie du comparateur 51 représente le niveau haut. Le signal ondulé sortant du circuit d'intégration 64 est inversé en matière de niveau par le

circuit inverseur 66, qui est représenté en figure 8(G).

Le circuit échantillonneur-bloqueur 7 maintient la sortie du circuit inverseur 66 lorsque la sortie du comparateur 51 passe du niveau haut au niveau bas et fournit un signal de sortie, comme représenté en figure 8(H). Comme cela apparaît dans le dessin, lorsque le courant ionique représenté en figure 8(B) augmente et que le réglage de l'allumage dans lequel le courant traversant les électrodes 11 et 12 de la bougie 1 passe d'une valeur positive à une valeur négative est retardé, la sortie du circuit échantillonneur-bloqueur 7 est augmentée proportionnellement à la durée du retard (c'est-à-dire une différence de phase) par rapport à

l'instant o le courant ionique présente un niveau zéro.

La figure 9(A) indique la relation entre la pression régnant dans la chambre de combustion et l'angle de la manivelle et montre que la pression augmente jusqu'à ce que l'angle de la manivelle atteigne

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une valeur donnée, puis diminue. La figure 9(B) représente la sortie du circuit échantillonneur-bloqueur 7, telle qu'elle est représentée par la différence de phase par rapport à l'angle de la manivelle, et montre ' que la différence de phase croît jusqu'à ce que l'angle de la manivelle atteigne une valeur donnée, puis diminue. Comme on peut le voir dans les dessins, la différence de phase est modifiée proportionnellement à la pression régnant dans la chambre de combustion. Plus spécialement, lorsqu'il se produit des vibrations anormales provoquant un cognement, comme représenté en figure 9(A), dans une gamme de l'angle de la manivelle produisant des niveaux élevés de la pression régnant dans la chambre, cela provoquera la vibration de la

différence de phase, comme représenté en figure 9(B).

Cette vibration est détectée par le filtre passe-bande

92 sur la base de la sortie du circuit échantillonneur-

bloqueur 7. En pratique, le filtre 92 extrait les composantes de fréquence de plusieurs kHz auxquelles la vibration due au cognement est concentrée et les sort pour application au moniteur de maintien de crête 93 (figure 9(C)). Le moniteur 93 fixe une amplitude maximum (c'est-à-dire 92 en figure 9(C)) de la vibration due au cognement à la fin de chaque cycle de combustion et la fournit à l'unité de commande électronique 91A, comme représentant la force maximum des vibrations dues au cognement. L'unité de commande électronique 91A compare l'amplitude maximum à une valeur de référence donnée de manière à déterminer s'il se produit ou non un

cognement.

La figure 10 représente un appareil de surveillance de la combustion selon le cinquième mode de réalisation, qui est une variante du quatrième mode de

réalisation de la présente invention; on ne décrira ci-

après que les agencements et opérations différents.

Un circuit de commande électronique 9B comprend un filtre passe-bande 92, un circuit 94 de

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comptage des vibrations dues au cognement, et une unité

de commande électronique 91B.

Le circuit de comptage 94 comprend une batterie 96, une résistance variable 97, un comparateur ' 95 et un compteur 98.

La sortie du circuit échantillonneur-

bloqueur 7 représentant la différence de phase, comme représenté en figure 9(B), est appliquée au filtre passe-bande 92. Le filtre 92 transmet la vibration Of due au cognement, comme représenté en figure 9(C), à la borne positive du comparateur 95. La borne négative du

comparateur 95 est reliée à la résistance variable 97.

La résistance variable 97 est reliée à la batterie 96 et est réglée de façon à fournir une chute de la tension qui correspond à une amplitude de référence On des

vibrations dues au cognement.

En fonctionnement, le comparateur 95 compare la sortie du filtre 92 représentant la vibration Of due au cognement à l'amplitude de référence On et fournit un signal de niveau haut si la vibration Of est supérieure à l'amplitude de référence On, alors qu'il fournit un signal de niveau bas si la vibration Of est plus petite que l'amplitude de référence On. Le compteur 98 compte alors le nombre des signaux de niveau haut sortant du comparateur 95 et fournit un signal de compteur représentatif de celui-ci. Dans l'exemple représenté en figure 9(C), la vibration Of dépasse l'amplitude de référence On aux pics Pl, P2 et P3. Ainsi, le compteur 98 sort le signal de comptage représentatif de trois (3)

pour application à l'unité de commande électronique 91B.

L'unité de commande électronique 91B procède à la détermination du fait que le cognement se produit si le signal de comptage provenant du compteur 98 indique une valeur supérieure ou égale à un (1) et détermine aussi une valeur de comptage multipliée par l'amplitude de référence On comme intensité de la vibration due au cognement.

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La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de

variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art.

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Claims

REVENDICATIONS

1 - Appareil de surveillance de la combustion pour moteur à combustion interne, caractérisé ' en ce qu'il comprend: - un moyen de source de tension pour appliquer une tension à courant alternatif aux électrodes d'une bougie montée dans une chambre de combustion du moteur au cours de la combustion; - un moyen de détection de courant pour détecter le courant circulant dans les électrodes de la bougie; - un moyen de détermination de variation de courant pour déterminer la variation du courant détecté par ledit moyen de détection de courant provoquée par la variation du nombre des ions de combustion produits entre les électrodes de la bougie, et; un moyen de distinction des conditions de la combustion afin de procéder à une distinction des conditions de combustion anormales et des conditions de combustion normales sur la base de la variation du courant déterminée par le moyen de détermination de

variation de courant.

2 - Appareil de surveillance de combustion selon la revendication 1, caractérisé en ce le moyen de distinction des conditions de combustion comprend un moyen de détermination de valeur maximum afin de déterminer une valeur maximum de la variation du courant détecté par ledit moyen de détection de courant pendant un cycle de combustion, un moyen de comparaison afin de comparer la valeur maximum déterminée par le moyen de détermination de valeur maximum à une valeur donnée, et un moyen de détermination de raté afin de déterminer le fait qu'il s'est produit un raté si la valeur maximum

est plus petite que la valeur donnée.

3 - Appareil de surveillance de la combustion selon la revendication 1, caractérisé en ce le moyen de distinction des conditions de la combustion

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comporte un moyen de mesure du temps afin de mesurer le temps à partir de la production du courant détecté par le moyen de détection de courant jusqu'à ce que la variation du courant ait diminué jusqu'à une valeur ' donnée et un moyen de détermination de l'étouffement pour faire la détermination qu'une flamme a été étouffée avant l'achèvement de la combustion si le temps mesuré par le moyen de mesure du temps est plus court qu'une

période de temps donnée.

4 - Appareil de surveillance de la combustion selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de distinction des conditions de la combustion comporte un moyen de détermination de valeur maximum afin de déterminer la valeur maximum de la variation du courant détecté par le moyen de détection de courant pendant un cycle de combustion, un moyen de mesure du temps afin de mesurer le temps à partir de la génération du courant détecté par le moyen de détection de courant jusqu'à ce que la variation du courant ait diminué jusqu'à une valeur donnée, et un moyen de détermination de cognement dû à la combustion afin de déterminer le fait qu'il s'est produit un cognement si le quotient de la valeur maximum de la variation divisée par le temps mesuré par le moyen de mesure du temps est

supérieur à une valeur prédéterminée.

- Appareil de surveillance de la combustion selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de distinction des conditions de la combustion comporte un moyen de détermination de valeur maximum afin de déterminer la valeur maximum de la variation du courant détecté par le moyen de détection de courant au cours d'un cycle de combustion, et un moyen de détermination de cognement dû à la combustion afin de déterminer le fait qu'il se produit un cognement si la valeur maximum de la variation du courant est

supérieure à une valeur prédéterminée.

6 - Appareil de surveillance de la combustion selon la revendication 1, caractérisé en ce

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que le moyen de distinction des conditions de la combustion comporte un moyen de détermination de vitesse d'atténuation maximum afin de déterminer la valeur maximum de la vitesse d'atténuation de la variation du ' courant détecté par le moyen de détection du courant au cours d'un cycle de combustion, et un moyen de détermination de cognement dû à la combustion afin de déterminer le fait qu'il se produit un cognement si la valeur maximum de la vitesse d'atténuation est

supérieure à une valeur prédéterminée.

7 - Appareil de surveillance de combustion selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de distinction des conditions de la combustion comporte un moyen de détection des vibrations dues au cognement afin de détecter une composante de vibration provoquée par le cognement à partir de la variation du courant déterminée par le moyen de détermination de variation de courant afin de déterminer l'amplitude maximum de la composante et un moyen de détermination de cognement dû à la combustion afin de déterminer qu'un cognement se produit si l'amplitude maximum est supérieure à une

amplitude prédéterminée.

8 - Appareil de surveillance de la combustion selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de distinction des conditions de la combustion comporte un moyen de détection des vibrations dues à un cognement afin de détecter une composante de vibration à partir de la variation du courant déterminée par le moyen de détermination de variation du courant, provoquée par le cognement, pour compter le nombre de fois que les pics de la composante de vibration dépassent une amplitude donnée au cours d'un cycle de combustion, et un moyen de détermination de cognement afin de déterminer le fait qu'il se produit un cognement si le nombre de fois compté est supérieur à un nombre donné.