FR2859506A1 - Procede de conditionnement d'un signal d'ionisation d'un moteur a combustion interne - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un procédé de conditionnement d'un signal d'ionisation d'un moteur à combustion interne.Procédé caractérisé en ce qu'il comprend :a) la détection d'un signal d'ionisation ; etb) le traitement dudit signal d'ionisation,ledit traitement comprenant :c) la réinitialisation d'un détecteur de pic (450) et d'un intégrateur (460) ;d) la détection de pic et l'intégration dudit signal d'ionisation ; ete) la sortie d'une valeur d'ionisation de pic et d'une valeur d'ionisation intégrée.
Description
DESCRIPTION
La présente invention concerne le domaine du diagnostic et du contrôle des moteurs à combustion interne. Plus particulièrement, elle concerne un procédé de conditionnement d'un signal d'ionisation d'un moteur à combustion interne et un circuit à bas coût pour diagnostic de moteur à combustion interne utilisant un signal d'ionisation.
La combustion d'un mélange air/carburant dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne (CI) produit des ions qui peuvent être détectés. Si une tension est appliquée au travers de l'écartement des électrodes d'une bougie de démarrage, ces ions sont attirés et créeront un courant. Ce courant produit un signal appelé signal de courant d'ionisation IION qui peut être détecté. Après que le signal de courant d'ionisation IION ait été détecté, le signal peut être traité et envoyé vers un module de contrôle de chaîne dynamique ("PCM") pour diagnostic moteur et contrôle de combustion moteur en boucle fermée. Une grande variété de procédés a été utilisée pour détecter et traiter le signal de courant d'ionisation IION produit dans une chambre de combustion d'un moteur à combustion interne.
Au vu de ce qui précède, la présente invention concerne en général un ou plusieurs procédés, systèmes, et/ou circuits améliorés, destinés à l'échantillonnage et au conditionnement d'un signal de courant d'ionisation dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne.
Dans un mode de réalisation préféré, la présente invention comprend un procédé de conditionnement de signal, comprenant les étapes consistant à détecter un signal d'ionisation et à traiter ce signal d'ionisation.
De plus, l'invention peut comprendre les étapes consistant à réinitialiser un détecteur de pic et un intégrateur, détecter un pic et intégrer le signal d'ionisation, et sortir une valeur d'ionisation de pic et une valeur d'ionisation intégrée. Préférentiellement, le procédé peut comprendre en outre: la réinitialisation dudit détecteur de pic et dudit intégrateur avant un événement d'étincelle; et la détection de pic et l'intégration dudit signal d'ionisation sur ou pendant ledit événement d'étincelle.
Avantageusement, le procédé peut comprendre en outre: la réinitialisation dudit détecteur de pic et dudit intégrateur avant un événement de combustion; et la détection de pic et l'intégration dudit signal d'ionisation sur ou pendant ledit événement de combustion.
Selon une variante de réalisation très avantageuse, le procédé peut comprendre, en outre, l'étape de division des cylindres d'un moteur à combustion interne en deux rangées et, en outre, pour chaque rangée de cylindres, les étapes suivantes: la réinitialisation dudit détecteur de pic et dudit intégrateur avant un événement d'étincelle; la détection de pic et l'intégration dudit signal d'ionisation sur ou pendant ledit événement d'étincelle; la réinitialisation dudit détecteur de pic et dudit intégrateur avant un événement de combustion; et la détection de pic et l'intégration dudit signal d'ionisation sur ou pendant ledit événement de combustion.
Enfin, ladite étape d'intégration dudit signal d'ionisation peut aussi comprendre une modulation de largeur d'impulsion de ladite valeur d'ionisation intégrée, moyennant quoi le dépassement de capacité de l'intégrateur est évité. Cette étape de modulation pourra éventuellement comprendre la variation de la largeur de l'impulsion du signal en se basant sur le régime moteur.
Dans un autre mode de réalisation, l'invention comprend un circuit de conditionnement de signal analogique, comprenant un isolateur de signal comportant une entrée et une sortie, un amplificateur comportant une première et une seconde entrées, et une première et une seconde sorties, dans lequel la première entrée est connectée, de manière fonctionnelle, à la sortie de l'isolateur 3 0 de signal, un détecteur de pic comportant une première et une seconde entrées, et une sortie, dans lequel la première entrée est connectée, de manière fonctionnelle, à la première sortie de l'amplificateur, et un intégrateur comportant une première et une seconde entrées, et une sortie, dans lequel la première entrée est connectée, de manière fonctionnelle, à la seconde sortie de l'amplificateur.
Dans un mode de réalisation supplémentaire, l'invention comprend un moteur, comprenant une pluralité de rangées de cylindres et une pluralité de circuits de conditionnement de signal analogique connectés, de manière fonctionnelle, à chacun de la pluralité de rangées de cylindres, dans lequel au moins un des circuits de conditionnement de signal analogique comprend un isolateur de signal comportant une entrée et une sortie, un amplificateur comportant une première et une seconde entrées, et une première et une seconde sorties, dans lequel la première entrée est connectée, de manière fonctionnelle, à la sortie de l'isolateur de signal, un détecteur de pic comportant une première et une seconde entrées, et une sortie, dans lequel la première entrée est connectée, de manière fonctionnelle, à la première sortie de l'amplificateur, et un intégrateur comportant une première et une seconde entrées, et une sortie, dans lequel la première entrée est connectée, de manière fonctionnelle, à la seconde sortie de l'amplificateur.
La portée supplémentaire de l'applicabilité de la présente invention va devenir évidente à partir de la description détaillée et des dessins, qui suivent.
Cependant, on devrait comprendre que la description détaillée et les exemples spécifiques, tout en indiquant les modes de réalisation préférés de l'invention, ne sont donnés qu'à titre d'exemple, étant donné que divers changements et modifications dans l'esprit et la portée de l'invention deviendront évidents à l'homme du métier.
La présente invention sera bien mieux comprise à partir de la description détaillée donnée ci-dessous, et des dessins joints, sur lesquels: la figure 1 illustre une installation de détection de courant d'ionisation; la figure 2 est un graphique d'un signal de tension d'ionisation; la figure 3 illustre un système de diagnostic moteur en variante; la figure 4 illustre un système de conditionnement de signal d'ionisation; la figure 5 illustre un circuit de conditionnement de signal d'ionisation; la figure 6 est un schéma électrique d'un circuit destiné à un système de conditionnement de signal d'ionisation; la figure 7 est un graphique d'un signal de capteur d'ionisation, d'un signal de commande arrêt/marche, d'un signal de commande de réinitialisation, et d'un signal de charge d'allumage; la figure 8 est un tableau montrant la relation entre les signaux de commande arrêt/marche et de réinitialisation de la figure 7; la figure 9 est un graphique de signaux d'ionisation de pic et intégrés, aussi bien que de signaux de courant d'ionisation et de contrôle dans un cas de combustion normale; la figure 10 est un graphique de signaux d'ionisation de pic et intégrés, aussi bien que de signaux de courant d'ionisation et de contrôle dans un cas d'étincelle seulement; la figure 11 illustre un système de diagnostic moteur.
La présente invention détecte un signal d'ionisation produit dans une chambre de combustion d'un moteur à combustion interne (CI) et conditionne le signal d'ionisation dans un circuit analogique afin de générer des valeurs de signal d'ionisation qui peuvent être utilisées dans un module de contrôle de chaîne dynamique ("PCM") pour diagnostic moteur et routines de contrôle moteur en 2 0 boucle fermée.
Cette description détaillée comprend un certain nombre de caractéristiques inventives concernant en général la détection et/ou l'utilisation d'un signal d'ionisation. Les caractéristiques peuvent être utilisées seules, ou en combinaison avec d'autres caractéristiques décrites.
Dans un moteur à allumage par étincelle ("SI", ou AI), la bougie d'allumage s'étend à l'intérieur de la chambre de combustion du moteur, et peut être utilisée en tant que dispositif de détection. L'utilisation d'une bougie d'allumage en tant que dispositif de détection élimine le besoin de placer un capteur séparé dans la chambre de combustion pour surveiller les conditions à 3 0 l'intérieur de la chambre de combustion.
Au cours de la combustion, des réactions chimiques sur le front de flamme produisent une grande variété d'ions dans le plasma. Ces ions, qui comprennent des ions H30+, C3H3+, et CHO+, ont un temps d'excitation suffisamment long pour être détectés. En appliquant une tension au travers de l'écartement des électrodes de la bougie d'allumage, ces ions libres peuvent être attirés vers la zone de l'écartement des électrodes de la bougie d'allumage, pour produire un signal de courant d'ionisation IION 100a-100n.
Comme représenté sur la figure 1, un ensemble de détection de courant d'ionisation 180 est constitué d'un agencement de bobines sur bougie, avec un dispositif sur chaque bobine pour appliquer une tension de polarisation au travers de l'écartement des électrodes de la bougie d'allumage (c'est-à-dire l'embout de la bougie d'allumage). Le courant produit à travers l'écartement des électrodes de la bougie d'allumage est isolé et amplifié avant d'être mesuré. Les bobines 181 (avec détection d'ions) sont attachées à un module 182 (avec traitement d'ions).
Un signal de courant d'ionisation IION de bougie d'allumage mesure la conductivité locale à l'écartement des électrodes de la bougie d'allumage lorsque l'allumage et la combustion se produisent dans le cylindre. Des changements dans le signal de courant d'ionisation IION 100a-100n en fonction du signal de vilebrequin pour un cylindre peuvent concerner différentes étapes du processus de combustion. Le signal de courant d'ionisation IION 100a-100n présente typiquement deux phases: la phase allumage ou phase étincelle 220, et la phase post-allumage ou phase combustion 230. La phase allumage 220 se produit lorsque la bobine d'allumage est chargée, et ensuite allume le mélange air/carburant. La phase post-allumage 230 se produit au moment de la combustion. La phase post-allumage 230 présente typiquement deux phases: la phase front de flamme, et la phase post-flamme. La phase front de flamme se produit lorsque la flamme de combustion se développe dans le cylindre (mouvement du front de flamme au cours de la formation du noyau de la flamme). Dans des circonstances idéales, la phase front de flamme est constituée d'un 3 0 simple pic. Le signal de courant d'ionisation IION 100a-100n produit au cours de la phase front de flamme s'est révélé être fortement concerné par le rapport air/carburant. La phase post-flamme dépend de la température et de la pression qui se développent dans le cylindre. La phase post-flamme génère un signal de courant d'ionisation lION 100a-100n dont le pic est bien corrélé avec l'emplacement du pic de pression du cylindre, comme débattu plus en détail ci- dessous.
La figure 2 est un graphique d'un signal de tension d'ionisation VION 205 qui résulte de la formation d'un courant d'ionisation à travers l'écartement des électrodes d'une bougie de démarrage au cours de la phase allumage 220 et de la phase post-allumage 230. Il faut noter que le signal 205 montré est une tension d'ionisation VION, qui est proportionnelle au courant d'ionisation IION 100a-100n qui circule à travers l'écartement des électrodes de la bougie de démarrage au cours et après l'allumage. Une tension de polarisation VPOLARISATION est appliquée au travers de l'écartement des électrodes de la bougie de démarrage au cours de la phase de pré allumage 210, de la phase allumage 220, et de la phase postallumage 230. Dans un mode de réalisation préféré, la tension de polarisation VPOLARISATION est de 80 V approximativement. Cependant, l'homme du métier appréciera qu'une tension de polarisation VPOLARISATION supérieure ou inférieure à cette valeur puisse être utilisée en fonction des conditions de fonctionnement du moteur.
2 0 La figure 2 montre la phase allumage 220 et la phase post-allumage 230 du courant d'ionisation 11ON 100a-100n. Au cours de la phase allumage 220, le signal d'ionisation représente la combinaison du courant d'allumage et du courant d'ionisation IION 100a-100n. En suivant la phase allumage 220, la tension de polarisation VPOLARISATION attire les ions formés au cours de la combustion du mélange air/carburant. Comme les ions, qui comprennent typiquement des ions H30+, C3H3+, et CHO+, sont attirés vers la zone de l'écartement des électrodes de la bougie de démarrage par la tension de polarisation VPOL,ARISATION, un courant d'ionisation circule à travers l'écartement des électrodes, ou embout, de la bougie de démarrage. Le courant d'ionisation est représenté par le signal de tension 3 0 d'ionisation VION 205 sur la figure 2.
La figure 3 illustre un système de conditionnement de signal d'ionisation destiné au traitement des signaux d'ionisation selon un mode de réalisation de l'invention. Ce système échantillonne le signal de courant d'ionisation IION 100a-100n directement, par exemple en utilisant un convertisseur analogique numérique (CAN) 130. Il traite ensuite le signal de courant d'ionisation tION 100a-100n échantillonné dans un microprocesseur 110. Ce circuit échantillonne le signal de courant d'ionisation IION 100a-100n à chaque degré de vilebrequin de résolution sur les courses de compression et d'expansion. Le signal de courant d'ionisation IION 100a-100n échantillonné est traité dans le microprocesseur 110 pour accommoder le taux d'échantillonnage de données du convertisseur analogique numérique 130. Le microprocesseur 110 traite le signal de courant d'ionisation IION 100a-100n et exécute divers diagnostics et routines de contrôle moteur en utilisant le signal de courant d'ionisation IION 100a-100n traité.
La figure 4 illustre un système de conditionnement de signal d'ionisation 300 d'un mode de réalisation préféré de l'invention. Les signaux de courant d'ionisation 11ON 100a-IOOn sont transmis à partir des assemblages de détection d'ions 305a-305n de chaque cylindre moteur vers un circuit analogique 310 destiné au traitement et au conditionnement du signal. A partir du circuit analogique 310, les signaux de courant d'ionisation IION 100a-100n conditionnés sont transmis vers le convertisseur analogique numérique (CAN) 320. Le convertisseur analogique numérique (CAN) 320, à son tour, transmet les signaux de courant d'ionisation IION 100a-100n numérisés vers le processeur principal 330 du module de contrôle de chaîne dynamique ("PCM") 350. Le module de contrôle de chaîne dynamique ("PCM") 350 utilise les signaux conditionnés et numérisés pour exécuter divers diagnostics et routines de contrôle moteur 355. Ces routines comprennent l'identification du cylindre, la détection dans tout le domaine de brûlage partiel ou raté, la défaillance d'assemblage bobine/détection d'ions, les courts-circuits d'entrée avec la masse, la détection de secondaire ouvert, les courts-circuits d'entrée/capteur de rangée avec la batterie, et les routines similaires. Cette configuration permet au circuit analogique 310 et aux routines de diagnostic moteur 335 du processeur principal 330 du module de contrôle de chaîne dynamique ("PCM") 350 d'être à nouveau calibrées. La calibration du système de conditionnement de signal d'ionisation 300 permet au traitement du signal de courant d'ionisation IION 100a-100n de se produire sur un vaste domaine de moteurs à combustion interne et de conditions et paramètres de fonctionnement de combustion.
Le système de conditionnement de signal analogique 310 d'un mode de réalisation préféré de l'invention est illustré sur la figure 5. Le système de conditionnement de signal analogique 310 comprend un isolateur de signal 410, un amplificateur 420, un contrôleur arrêt/marche 430, un contrôleur de réinitialisation 440, un détecteur de pic 450, et un intégrateur de courant d'ionisation 460.
Deux types de signaux sont entrés dans le système de conditionnement de signal analogique 310. Le système de conditionnement de signal analogique 310 reçoit les signaux d'ionisation 11ON 100a-100n provenant des capteurs d'ionisation 305a-305n du moteur à combustion interne. Le système de conditionnement de signal analogique 310 reçoit également des signaux de contrôle arrêt/marche 480, et des signaux de contrôle de réinitialisation 475 provenant d'un processeur d'horloge, par exemple une unité de processus d'horloge ("TPU") 470, du module de contrôle de chaîne dynamique ("PCM") 350.
2 0 Les signaux d'ionisation IION 100a-100n reçus à partir des capteurs d'ionisation 305a-305n sont des sources de courant. Du fait de la nature séquentielle des cycles de combustion des cylindres moteur, les signaux de courant d'ionisation 110N 100a-100n peuvent être combinés ou multiplexés sans perte ni distorsion de signal. Ainsi, ils peuvent être combinés comme une entrée 2 5 unique vers l'isolateur de signaux 410 du système de conditionnement de signal analogique 310. Une raison pour laquelle les signaux de courant d'ionisation IION 100a-100n peuvent être multiplexés en une broche est que les signaux de courant d'ionisation 110N 100a-IOOn ne sont actifs qu'au cours des périodes suivantes: chargement de l'enroulement primaire, allumage, et combustion. Ces trois périodes, cumulativement référées comme une période active de cylindre, couvrent moins de 180 degrés de vilebrequin (voir figure 7). Une autre raison est que les signaux de courant d'ionisation IION 100a-100n sont des signaux de source de courant. C'est pourquoi, ils peuvent être mélangés en un signal unique qui combine l'ensemble des signaux d'ionisation 100a, 100b, 100n provenant de chaque cylindre sans aucune perte significative d'information de signal d'ionisation.
L'isolateur de signal 410 isole le signal de courant d'ionisation détecté et soustrait le courant de polarisation IPOLARISA"r[ON du signal de courant d'ionisation IION 100a-100n. Le courant de polarisation IPOLARISATION est produit par le circuit de détection d'ionisation à fins de diagnostic. L'isolateur de signaux 410 retire ce courant de polarisation IPOLARISATION du signal de courant d'ionisation IION 100a100n pour reproduire un signal de courant d'ionisation isolé IION 100a100n qui est en outre conditionné par le système de conditionnement de signal analogique 310.
Le contrôleur arrêt/marche 430 reçoit les signaux de contrôle arrêt/marche 480 provenant de l'unité de processus d'horloge ("TPU") 470 du module de contrôle de chaîne dynamique ("PCM") 350. Le contrôleur arrêt/marche 430 traite les signaux arrêt/marche 480 et envoie les signaux de contrôle vers l'amplificateur 420 pour mettre l'amplificateur 420 sur "marche" ou "arrêt", afin de permettre la détection de pic et l'intégration des signaux de courant d'ionisation IION 100a-100n.
L'amplificateur 420 amplifie le signal de courant d'ionisation IION 100a100n isolé et reçoit les signaux de contrôle provenant du contrôleur arrêt/marche 430. Les signaux de contrôle provenant du contrôleur arrêt/marche 430 mettent l'amplificateur sur "marche" ou "arrêt". Lorsque l'amplificateur 420 est mis sur "marche" par le contrôleur arrêt/marche 430, l'amplificateur 420 transmet un signal de courant d'ionisation IION 100a-100n isolé amplifié vers le détecteur de pic 450 et l'intégrateur 460 pour détection et intégration de pic, respectivement.
Le contrôleur de réinitialisation 440 reçoit les signaux de contrôle de 3 0 réinitialisation 475 provenant de l'unité de processus d'horloge ("TPU") 470 du module de contrôle de chaîne dynamique ("PCM") 350. Le contrôleur de réinitialisation 440 traite ces signaux et envoie des signaux de contrôle au détecteur de pic 450 et à l'intégrateur de courant d'ionisation 460. Les signaux de contrôle provenant du contrôleur de réinitialisation 440 réinitialisent le détecteur de pic 450 et l'intégrateur 460 vers leurs valeurs de défaut respectives entre chaque événement de combustion moteur. Après avoir été réinitialisé par le contrôleur de réinitialisation 440, le détecteur de pic 450 traite le signal de courant d'ionisation I[ON 100a-100n amplifié provenant de l'amplificateur 420 et génère un signal de tension d'ionisation de pic VPic 455 pour un événement de combustion moteur. Après avoir été réinitialisé par le contrôleur de réinitialisation 440, l'intégrateur de courant d'ionisation 460 intègre le signal de courant d'ionisation I[ON 100a-100n amplifié provenant de l'amplificateur 420, et génère un signal de courant d'ionisation intégré IINT 465 pour un événement de combustion moteur. Le signal de tension d'ionisation de pic VPic 455 et le signal de courant d'ionisation intégré IINT 465 peuvent être échantillonnés par le microprocesseur principal 330 du module de contrôle de chaîne dynamique ("PCM") 350 par le biais de canaux analogique/numérique 320, ou par un processeur similaire de diagnostic et de contrôle moteur.
Le détecteur de pic 450 reçoit le signal de courant d'ionisation 11ON 100a-100n amplifié provenant de l'amplificateur 420. Le détecteur de pic 450 2 0 traite ce signal et génère un signal de tension d'ionisation de pic VPic 455. Le signal de tension d'ionisation de pic VPic 455 est égal à la tension d'ionisation de pic mesurée, étant donnée la dernière réinitialisation du détecteur de pic 450 au cours de la période où l'amplificateur 420 est mis sur "marche" par le contrôleur de réinitialisation 440. Dans quelques modes de réalisation de l'invention, le signal de tension d'ionisation de pic VPic 455 est égal au produit du signal d'ionisation de pic et d'une résistance de circuit R12. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le détecteur de pic 450 génère deux signaux de tension d'ionisation de pic VPic 455, un premier signal de tension d'ionisation de pic VPic 455 pour la phase allumage 220, et un second signal de tension d'ionisation de pic 3 0 VPic 455 pour la phase post-allumage 230. Cependant, le détecteur de pic 450 peut générer plus ou moins de deux signaux de tension d'ionisation de pic VPic 455, en fonction des conditions de fonctionnement du moteur et des routines de diagnostic moteur.
L'intégrateur de courant d'ionisation 460 reçoit le signal de courant d'ionisation 1ION 100a-100n amplifié provenant de l'amplificateur 420.
L'intégrateur de courant d'ionisation 460 intègre le signal de courant d'ionisation IION 100a-100n suivant la réinitialisation de l'intégrateur de courant d'ionisation 460, afin de produire un signal de courant d'ionisation intégré IIN'r 465. L'intégrateur de courant d'ionisation 460 génère le signal de courant d'ionisation intégré IINT 465 lorsque l'amplificateur 420 est mis sur "marche" par le contrôleur arrêt/marche 430. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le signal de courant d'ionisation IION 100a-100n est intégré deux fois, une fois pour la phase allumage 220 et une fois pour la phase post-allumage 230. Cependant, l'intégrateur de courant d'ionisation 460 génère plus ou moins de deux signaux de courant d'ionisation intégré IINT 465, en fonction des conditions de fonctionnement du moteur et des routines de diagnostic moteur.
La figure 6 montre un autre mode de réalisation préféré d'un circuit analogique du système de conditionnement de signal analogique 310 de la présente invention. Le circuit analogique comprend onze transistors et deux diodes, ainsi que diverses résistances et capacités. Les transistors montrés sont des transistors à jonctions bipolaires ("BJT", ou TJB). Cependant, des transistors à effet de champ ("FET", ou TEC), des transistors à effet de champ à semi-conducteur à oxyde métallique ("MOSFET", ou MOSTEC), et d'autres types d'amplificateurs peuvent également être utilisés. Bien sûr, l'homme du métier reconnaîtra qu'une variété de modifications et de variations de ce mode de réalisation préféré se situent dans la portée et dans les perspectives de la présente invention, et que cette invention n'est pas limitée par les composants particuliers de la configuration de circuit montrée sur la figure 6.
L'isolateur de signal 410 est illustré avec des lignes en tirets sur la figure 6. L'isolateur de signal 410 comprend une première, une seconde, une sixième, et une septième résistance R1, R2, R6, R7, un premier, un deuxième, et un sixième transistor QI, Q2, Q6, une première diode de Zener Dl, et une première capacité Cl. Le sixième transistor Q6 a une base, un collecteur, et un émetteur. La sixième résistance R6 est connectée, de manière fonctionnelle, entre l'émetteur du sixième transistor Q6 et une alimentation électrique VALIM. La septième résistance R7 est connectée, de manière fonctionnelle, entre la base du sixième transistor Q6 et la masse. La première diode Dl est connectée, de manière fonctionnelle, entre la base du sixième transistor Q6 et l'alimentation électrique VALIM. Le collecteur du sixième transistor Q6 est connecté, de manière fonctionnelle, à un circuit de courant miroir 415 de l'isolateur de signal 410.
Le circuit de courant miroir 415 est illustré avec des lignes en points tirets points tirets sur la figure 6. Le circuit de courant miroir 415 comprend un premier et un second transistors Q1 et Q2, une première et une seconde résistances R1 et R2, et une première capacité Cl. Les premier et second transistors Q1, Q2 ont chacun une base, un collecteur et un émetteur. Les bases des premier et second transistors Q1, Q2 et le collecteur du premier transistor Q1, sont connectés, de manière fonctionnelle, aux capteurs d'ionisation 305a-305n, afin de recevoir les signaux de courant d'ionisation IION 100a-100n provenant des capteurs d'ionisation 305a-305n. La première résistance R1 est connectée, de manière fonctionnelle, entre l'émetteur du premier transistor Q1 et la masse. La seconde résistance R2 est connectée, de manière fonctionnelle, entre l'émetteur du second transistor Q2 et la 2 0 masse. La première capacité est connectée, de manière fonctionnelle, entre les bases des premier et second transistors QI, Q2 et la masse. Le collecteur du second transistor Q2 est connecté, de manière fonctionnelle, à l'amplificateur 420.
Le circuit de courant miroir 415 fournit un courant ICQ2 au collecteur du second transistor Q2 qui est égal au signal de courant d'ionisation IION 100a-100n multiplié par R1/R2 moins le courant de polarisation IPOLARISATION généré par le sixième transistor Q6, la diode de Zener D1, et les sixième et septième résistances R6, R7: ICQ2 = 110N x (Rl/R2) IPOLARISATION où : POLARISATION - (VDI - 0,7 V11 1 1) - R6 L'amplificateur 420 est illustré par des lignes en tirets points sur la figure 6. L'amplificateur 420 comprend un troisième, un quatrième, et un cinquième transistor Q3, Q4, Q5, une troisième, une quatrième, et une cinquième résistance R3, R4, R5, et une seconde capacité. Les bases des troisième, quatrième, et cinquième transistor Q3, Q4, Q5 sont connectées, de manière fonctionnelle, aux collecteurs du deuxième transistor Q2 et du troisième transistor Q3. Les troisième, quatrième, et cinquième résistance R3, R4, R5 sont connectées, de manière fonctionnelle, entre l'alimentation électrique VALIM et les émetteurs des troisième, quatrième, et cinquième transistor Q3, Q4, Q5, respectivement. La seconde capacité C2 est connectée, de manière fonctionnelle, entre l'alimentation électrique VALIM et les bases des troisième, quatrième, et cinquième transistor Q3, Q4, Q5. L'amplificateur 420 forme un miroir de courant dual. Un miroir de courant génère un courant IcQ4 au collecteur du quatrième transistor Q4 pour l'intégration du signal de courant d'ionisation 110N 100a-100n. L'autrecourant de miroir génère un courant ICQ5 au collecteur du cinquième transistor Q5 pour la détection de pic du signal de courant d'ionisation IION 100a-100n.
Le contrôleur marche/arrêt 430 est illustré par des lignes en tirets sur la figure 6. Le contrôleur marche/arrêt 430 comprend un septième et un huitième transistor Q7, Q8. La base du huitième transistor Q8 est connectée, de manière fonctionnelle, à la seconde entrée de l'unité de processeur d'horloge ("TPU") 470 pour recevoir un signal de contrôle marche/arrêt 480. L'émetteur du huitième transistor Q8 est connecté, de manière fonctionnelle, à la masse, et le collecteur du huitième transistor Q8 est connecté, de manière fonctionnelle, à la base du septième transistor Q7. La huitième résistance R8 est connectée, de manière fonctionnelle, à la première sortie de l'unité de processeur d'horloge ("TPU") 470 et à la base du huitième transistor Q8. La neuvième résistance R9 est connectée, de manière fonctionnelle, entre le collecteur du huitième transistor Q8 et la base du septième transistor Q7. La dixième résistance R10 est connectée, de manière fonctionnelle, entre la base du septième transistor Q7 et l'alimentation électrique VALIM.
Le contrôleur marche/arrêt 430 contrôle le fonctionnement de l'amplificateur 420, de la manière suivante. Le contrôleur marche/arrêt 430 reçoit un signal de contrôle marche/arrêt 480 provenant de la première sortie de l'unité de processeur d'horloge ("TPU") 470 à la base du huitième transistor Q8. Lorsque le signal de contrôle marche/arrêt 480 est haut, le contrôleur marche/arrêt 430 est sur "arrêt". Ceci se produit parce que le huitième transistor Q8 devient saturé, provoquant le septième transistor Q7 à devenir saturé, et l'amplificateur 420 à être mis sur "arrêt". Lorsque l'entrée du signal de contrôle marche/arrêt 480 sur le contrôleur marche/arrêt 430 est basse, le contrôleur marche/arrêt 430 est sur "marche". Ceci se produit parce que le septième transistor Q7 et le huitième transistor Q8 sont bloqués. Ainsi, l'amplificateur 420 est polarisé sur "marche".
Lorsque le contrôleur marche/arrêt 430 est sur "marche", le courant de collecteur ICQ4 du quatrième transistor Q4 est défini par: ICQ4 = ('ION X (Rl/R2) - 'POLARISATION) X R3/R4 tandis que le courant de collecteur du cinquième transistor Q5 est défini par: 20 ICQ5 = (IION X (R1/R2) 'POLARISATION) x R3/R5 Lorsque le contrôleur marche/arrêt 430 est sur "arrêt", le courant de collecteur ICQ4 du quatrième transistor Q4 et le courant de collecteur ICQ5 du 2 5 cinquième transistor Q5 sont nuls.
Le détecteur de pic 450 est illustré par une ligne tiret point tiret point sur la figure 6. Le détecteur de pic 450 comprend un neuvième transistor Q9, une douzième et une treizième résistance R12, R13, une seconde diode D2, et une quatrième capacité C4. La base du neuvième transistor Q9 est connectée, de manière fonctionnelle, au collecteur du cinquième transistor Q5, pour recevoir le courant miroir généré par l'amplificateur 420 pour la détection de pic. L'émetteur du neuvième transistor Q9 est connecté, de manière fonctionnelle, au collecteur du dixième transistor Q10. La douzième résistance R12 est connectée, de manière fonctionnelle, au collecteur du cinquième transistor Q5 et à la base du neuvième transistor Q9. La seconde diode D2 est connectée, de manière fonctionnelle, entre la douzième résistance R12 et la masse. La treizième résistance R13 est connectée, de manière fonctionnelle, entre le collecteur du neuvième transistor Q9 et l'alimentation électrique VAi 1M. La quatrième capacité C4 est connectée, de manière fonctionnelle, entre l'émetteur du neuvième transistor Q9 et la masse. Si une constante de temps sélectionnée, par exemple R13 x C4, est suffisamment petite, la tension de la quatrième capacité C4 est égale à la tension de pic de la douzième résistance R12 lorsque le contrôleur marche/arrêt 430 est sur "marche". Cette tension peut être sortie comme un signal de tension d'ionisation de pic Vp1c 455. Lorsque le contrôleur marche/arrêt 430 est mis sur "arrêt", la tension à la quatrième capacité Vc4 est inchangée.
L'intégrateur de courant d'ionisation 460 est illustré par une ligne en tirets sur la figure 6. L'intégrateur de courant d'ionisation 460 comprend une troisième capacité C3, laquelle est un dispositif de stockage d'énergie qui est connecté, de manière fonctionnelle, entre le collecteur du quatrième transistor Q4 et la masse, et reçoit l'autre courant miroir généré par l'amplificateur 420. Le courant de 2 0 collecteur ICQ4 du quatrième transistor Q4 charge la troisième capacité C3. La tension stockée à la troisième capacité C3 peut être calculée comme une fonction de ce courant de collecteur ICQ4, comme: Vc3 = 1 / C3 x f ICQ4 dt 25 C'est pourquoi, la tension VC3 qui est stockée à la troisième capacité C3 représente la valeur intégrée du courant de collecteur ICQ4 du quatrième transistor Q4 réduite par la capacitance inverse de la troisième capacité C3. Cette tension Vc3 peut être utilisée comme une mesure de la valeur intégrée du signal de courant d'ionisation 110N 100a-100n. Cette tension VC3 peut être sortie comme un signal de courant d'ionisation intégré IIN'r 465 du fait de la relation tension à courant décrite dans la loi d'Ohm.
Le contrôleur de réinitialisation 440 est illustré par des lignes en tirets sur la figure 6. Le contrôleur de réinitialisation 440 comprend un dixième et un onzième transistor Q10 et Q11, et une onzième et une quatorzième résistance R11 et R14. Les bases des deux dixième et onzième transistor Q10 et 011 sont connectées, de manière fonctionnelle, à une seconde entrée de l'unité de processeur d'horloge ("TPU") 470 par le biais de la onzième et de la quatorzième résistance R11 et R14. Les émetteurs des deux dixième et onzième transistor Q10 et Q11 sont connectés, de manière fonctionnelle, à la masse. Le collecteur du dixième transistor Q10 est connecté, de manière fonctionnelle, à la quatrième capacité C4, et le collecteur du onzième transistor Q11 est connecté, de manière fonctionnelle, à la troisième capacité C3. Les onzième et quatorzième résistances R11 et R14 sont connectées, de manière fonctionnelle, entre les bases du dixième transistor Q10 et onzième transistor Q11 et la seconde entrée de l'unité de processeur d'horloge ("TPU") 470, respectivement. Le contrôleur de réinitialisation 440 reçoit un signal de contrôle de réinitialisation 475 provenant de la seconde entrée de l'unité de processeur d'horloge ("TPU") 470 sur les deux bases du dixième transistor Q10 et onzième transistor Q11. Lorsque l'entrée du 2 0 contrôleur de réinitialisation 440 est haute, la troisième capacité C3 et la quatrième capacité C4 déchargent leur capacité par un courant de décharge à travers le dixième transistor Q10 et le onzième transistor Q 1l, respectivement. Cette décharge réinitialise les tensions VC3 et VC4 des troisième capacité C3 et quatrième capacité C4, respectivement, à approximativement 0,3 volts. Les troisième capacité C3 et quatrième capacité C4 peuvent également fonctionner comme des dispositifs de réduction de bruit, si nécessaire.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les valeurs des résistances et des capacités peuvent être telles que montrées dans le tableau suivant: RI 180 S2 RIO 1 S2 R2 180 S2 R11 33 S2 R3 100 S2 R12 1 S2 R4 680S2 R13 3952 R5 560 S2 R14 33 S2 R6 820 S2 C l 100 pF R7 470 0 C2 1000 pF R8 3,3 S2 C3 1 F R9 2,0 S2 C4 0,221}.LF Cependant, l'homme du métier reconnaîtra qu'une grande variété de valeurs de résistance et de capacité peut être utilisée pour les résistances et les capacités, et rester dans la portée de l'invention.
La figure 7 montre une séquence typique d'un signal de capteur d'ionisation IION 100a-100n qui est proposé par le système de conditionnement de signal analogique 310 en même temps que les signaux de contrôle marche/arrêt 480 et les signaux de contrôle de réinitialisation 475 qui sont transmis par l'unité de processeur d'horloge ("TPU") 470 vers le circuit de conditionnement de signal analogique 310. Dans cet exemple, le signal de contrôle marche/arrêt 480 et le signal de contrôle de réinitialisation 475 de l'unité de processeur d'horloge ("TPU") 470 sont des signaux de contrôle de circuit de ratés Pa, Pb. Le signal de courant d'ionisation 1ION 100a-100n apparaît comme le sommet de la courbe du graphe et montre le signal de courant d'ionisation IION 100a-100n avant, pendant, et après l'allumage. Le signal de contrôle marche/arrêt de ratés Pa 480 est la deuxième courbe à partir du haut du graphe. Le signal de contrôle de réinitialisation de ratés Pb 475 est la troisième courbe de signal à partir du haut du graphe. Un signal de charge d'allumage 640 est montré au bas de la courbe sur le graphe. Le signal de contrôle marche/arrêt de ratés Pa 480 et le signal de contrôle 2 0 de réinitialisation de ratés Pb 475 sont des trains d'impulsions. LLO et LL1 représentent le niveau logique 0 et le niveau logique 1, respectivement, des trains d'impulsions des signaux de contrôle de circuit Pb 475 et Pa 480.
Le signal de contrôle marche/arrêt Pa 480 et le signal de contrôle de réinitialisation Pb 475 peuvent être décrits selon les zones suivantes. Initialement, à l'instant 0 ms, le signal de contrôle marche/arrêt Pa 480 et le signal de contrôle de réinitialisation Pb 475 sont tous les deux dans leur état "arrêt". Cet état "arrêt" est indiqué comme LL1 (actif "haut") pour le signal de contrôle marche/arrêt Pa 480, et LL0 (actif "bas") pour le signal de contrôle de réinitialisation Pb 475. Dans la zone a, le signal de contrôle de réinitialisation Pb 475 est mis sur "marche" et sur "arrêt" pour réinitialiser l'intégrateur 460 et le détecteur de pic 450 du système de conditionnement de signal analogique 310 avant la phase allumage 220. Cette réinitialisation autorise le détecteur de pic 450 à générer un signal de tension d'ionisation de pic VPtc 455, et l'intégrateur 460 à générer un signal de courant d'ionisation intégré IIN 1465 pour la phase allumage 220.
Dans la zone b, le signal de contrôle marche/arrêt Pa 480 est mis sur "marche". Le contrôleur marche/arrêt 430 met l'amplificateur 420 sur "marche", de façon à ce que le détecteur de pic 450 reçoive un signal de courant d'ionisation IION 100a-100n et génère un signal de tension d'ionisation de pic VPic 455 pour la phase allumage 220. L'intégrateur 460 reçoit un signal de courant d'ionisation 110N 100a-100n amplifié, et génère un signal de courant d'ionisation intégré IIN-I 465 pour la phase allumage 220. Le signal de courant d'ionisation intégré IIN-r 465 peut être utilisé dans le fonctionnement de la détection de bobine secondaire ouvert, et les routines de diagnostic d'identification de cylindre du module de contrôle de chaîne dynamique ("PCM") 350.
Dans la zone entre la zone b et la zone c, le signal de contrôle marche/arrêt Pa 480 est mis sur l'état "arrêt". Ceci met l'amplificateur 420 sur "arrêt", et arrête tout chargement supplémentaire du détecteur de pic 450 et de l'intégrateur 460. Le signal de courant d'ionisation intégré IIN.r 465 peut être comparé à une valeur de seuil afin de déterminer si une charge d'allumage correcte a été délivrée à un cylindre, c'est-à-dire si une étincelle s'est produite. Si le signal de courant d'ionisation intégré IINI 465 pour la fenêtre étincelle, c'est-à-dire la phase allumage 220, dépasse une valeur de seuil, une détermination est faite qu'une étincelle s'est produite. Si le signal de courant d'ionisation intégré IIN'r 465 est en dessous de cette valeur de seuil, il est déterminé qu'aucune étincelle ne s'est produite. I1 faut noter que la fenêtre étincelle de la zone b est de 500 microsecondes approximativement sur la figure 7. Cependant, une fenêtre d'étincelle de durée plus ou moins grande peut être utilisée en fonction des conditions de fonctionnement moteur et des systèmes d'allumage. Par exemple, la fenêtre étincelle peut durer entre 300 microsecondes et 3 millisecondes, en fonction de la durée d'étincelle réelle d'un système d'allumage donné.
Dans la zone c, le signal de contrôle de réinitialisation Pb 475 est mis sur "marche" et sur "arrêt". Cette action de contrôle réinitialise l'intégrateur 460 et le détecteur de pic 450 à leurs valeurs de défaut. Ainsi, la détection de pic et l'intégration peuvent être conduites pour le signal de courant d'ionisation 110N 100a-100n produit au cours de la phase post-allumage 230.
Dans la zone d, le signal de contrôle de réinitialisation Pb 475 est maintenu dans un état "marche", et le signal de contrôle marche/arrêt Pa 480 est mis sur "marche" et sur "arrêt" au cours de la phase postallumage 230. Cette action de contrôle interdit au détecteur de pic 450 et à l'intégrateur 460 de détecter le signal de tension d'ionisation de pic Vpic 455 et le signal de courant d'ionisation intégré IINT 465, respectivement, pour une détection de ratés au cours de la phase postallumage 230. Le signal de contrôle marche/arrêt Pa 480 utilise la modulation de largeur d'impulsion (MLI) pour ajuster le signal de courant d'ionisation IION 100a-100n. La modulation de largeur d'impulsion assure que le signal de tension d'ionisation de pic Vpl0 455 et que le signal de courant d'ionisation intégré IINi 2 5 465 peuvent être calculés pour la phase post-allumage 230 à des régimes moteur variables sans produire de dépassement de capacité. La fréquence est fixée à 10 kHz. Cependant, une fréquence supérieure ou inférieure peut être utilisée, en fonction des conditions de fonctionnement moteur.
Le signal de contrôle marche/arrêt Pa 480 fait varier le cycle de travail en 3 0 largeur d'impulsion au cours d'un cycle "marche" selon le régime moteur, comme suit: régime < 1500 tr/mn 20 % cycle de travail 1500 < régime < 3000 tr/mn 40 % cycle de travail 3000 < régime < 4500 tr/mn 60 % cycle de travail 4500 < régime < 6000 tr/mn 80 % cycle de travail 6000 tr/mn < régime 100 % cycle de travail Après la zone d, le signal de contrôle marche/arrêt Pa 480 est mis sur "arrêt", et le signal de contrôle de réinitialisation Pb 475 reste sur "arrêt". Les sorties de l'intégrateur 460 et du détecteur de pic 450 sont lues pour restituer le signal de courant d'ionisation intégré hN-i- 465 et le signal de tension d'ionisation de pic Vpjc 455, respectivement, pour la phase post-allumage 230.
La figure 8 est un tableau montrant en outre la relation entre le signal de contrôle marche/arrêt Pa 480 et le signal de contrôle de réinitialisation Pb 475.
Une résolution d'échantillonnage analogique numérique est montrée dans la rangée du bas du tableau. Les paramètres de calibration P1, P2 sont des coefficients qui peuvent être calibrés pour faire varier les conditions de fonctionnement moteur. Les valeurs typiques des paramètres de calibration P 1, P2 sont 2001..ts et 60 degrés de vilebrequin, respectivement. Cependant, les paramètres de calibration P1, P2 peuvent avoir des valeurs supérieures ou inférieures à ces valeurs, en fonction de la variation du fonctionnement moteur et des caractéristiques de performance.
Comme on peut le voir à partir du tableau de la figure 8, le signal de contrôle marche/arrêt Pa 480 est sur "arrêt" dans la zone a et entre les zones a et b.
2 0 Il est sur "marche" dans la zone b, puis sur "arrêt" jusqu'à la zone d, point où commence de cycle de travail de modulation de largeur d'impulsion (MLI). Le signal de contrôle de réinitialisation Pb 475 est sur "marche" dans les zones a et c, et sur "arrêt" au cours du reste du cycle de combustion moteur. La durée nominale montrée pour chaque zone peut être variée.
Le cycle de travail du signal de modulation de largeur d'impulsion (MLI) est fonction du régime de vitesse moteur en tr/mn, comme décrit ci-dessus. La modulation de largeur d'impulsion (MLI) est utilisée sur la zone d, principalement pour éviter un dépassement de capacité d'intégration et obtenir un bon rapport signal sur bruit. La fenêtre intégration de la zone d est basée sur les degrés de vilebrequin du cycle moteur. La fenêtre intégration est typiquement prise sur 60 degrés de vilebrequin. Bien entendu, une fenêtre intégration supérieure ou inférieure à 60 degrés de vilebrequin peut être utilisée. A 600 tr/mn, une fenêtre intégration de 60 degrés de vilebrequin a une durée de 16,67 ms approximativement. A 6000 tr/mn, une fenêtre intégration de 60 degrés de vilebrequin a une durée de 1,667 ms approximativement. Ainsi, l'intégration basée sur le temps du signal de courant d'ionisation IION 100a-100n sur un degré de vilebrequin fixe augmente d'un facteur dix à 600 tr/mn, par rapport à l'intégration basée sur le temps du signal de courant d'ionisation lION 100a-100n sur le même angle de vilebrequin fixe à 6000 tr/mn. Une approche classique pour éviter le dépassement de capacité dans ce scénario est d'utiliser un gain d'intégration variable. Cependant, cette approche est relativement coûteuse à mettre en oeuvre, en particulier dans un circuit analogique. Selon la présente invention, un signal de modulation de largeur d'impulsion (MLI) peut être utilisé pour commuter l'amplificateur 420 sur "marche" et sur "arrêt" de façon à ce que l'intégration soit continue à régime moteur élevé, et discontinue avec certains cycles de travail lorsque le régime moteur tombe en dessous d'un régime sélectionné. Cette approche évite le dépassement de capacité de l'intégrateur tout en maintenant une bonne résolution du signal de sortie.
Les figures 9 et 10 montrent le signal de tension d'ionisation de pic Vp10 455 et le signal de courant d'ionisation intégré hN'r 465 qui sont sortis par le système de conditionnement de signal analogique 310 pour le cas combustion 2 5 normale (figure 9) et le cas étincelle seulement (figure 10). Comme représenté sur la figure 9, deux fenêtres d'échantillonnage de données 810, 820 sont prises pour déterminer la valeur de courant d'ionisation intégré IIN-I 465 et la valeur de tension d'ionisation de pic Vp 455. Une première fenêtre d'échantillonnage de données 810 est prise au cours de la phase allumage 220. Une seconde fenêtre d'échantillonnage de données 820 est prise au cours de la phase post-allumage 230. Le système de conditionnement de signal analogique 310 traite les données 2859506 22 provenant de ces deux échantillons pour générer un signal de tension d'ionisation de pic VPic 455 et un signal de courant d'ionisation intégré IIN I- 465 pour la phase allumage 220 et la phase post-allumage 230 toutes les deux. Le système de conditionnement de signal analogique 310 peut sortir ces valeurs vers le microprocesseur principal 330 du module de contrôle de chaîne dynamique ("PCM") 350. C'est pourquoi, le système de conditionnement de signal analogique 310 de la présente invention échantillonne le signal de courant d'ionisation 11ON 100a-100n au cours de la phase allumage 220 et de la phase post-allumage 230, et génère deux valeurs de signaux de tension d'ionisation de pic Vp1c 455 et deux valeurs de courant d'ionisation intégré IINT 465 pour chaque cycle de combustion moteur. Ces quatre paramètres sont envoyés vers le microprocesseur principal 330 du module de contrôle de chaîne dynamique ("PCM") 350 pour identification de cylindre, diagnostic moteur, et détection de brûlage partiel ou raté dans chaque cycle de combustion moteur. L'homme du métier appréciera qu'un nombre quelconque de fenêtres d'échantillonnage de données puisse être utilisé selon la présente invention, en fonction des demandes de diagnostic moteur, des conditions de fonctionnement, et de paramètres similaires.
L'utilisation du système de conditionnement de signal analogique 310 de la présente invention réduit le taux d'échantillonnage de données. Selon la présente invention, le signal de courant d'ionisation tION 100a-100n pour chaque signal peut être échantillonné deux fois pour chaque événement de combustion moteur (par exemple, la phase allumage, la phase post(allumage). Ce taux d'échantillonnage est sensiblement inférieur aux centaines d'échantillonnages pris par événement de combustion moteur dans un système de diagnostic moteur qui utilise un microprocesseur pour échantillonner directement le signal de courant d'ionisation. Dans ces systèmes, le signal de courant d'ionisation ION 100a-100n doit être échantillonné au moins à chaque cran de vilebrequin ou plusieurs centaines de fois par cycle. En réduisant le taux d'échantillonnage de données à deux fois par événement de combustion moteur, la présente invention réduit le taux 3 0 d'échantillonnage de données d'un facteur supérieur à 100, produisant une considérable économie et une efficacité accrue.
2859506 23 Le circuit analogique 310 de la présente invention peut être intégré avec le module de contrôle de chaîne dynamique ("PCM") 350, par exemple il peut faire partie de la même carte de circuit, Comme représenté sur la figure 4. Cette configuration minimalise les coûts de fabrication, tout en augmentant la flexibilité du système. La mémoire 340 du module de contrôle de chaîne dynamique ("PCM") 350 n'a pas besoin d'être augmentée pour accommoder un taux d'échantillonnage de données augmenté, puisque le circuit analogique 310 sort deux échantillons de données pour chaque cycle de combustion moteur. L'utilisation de la modulation de largeur d'impulsion permet au circuit analogique 310 de conditionner et de sortir deux signaux de tension d'ionisation de pic V>>>c et deux signaux de courant d'ionisation intégré hN"r sur un large domaine de conditions de fonctionnement moteur. Également, les routines de diagnostic moteur 355 du module de contrôle de chaîne dynamique ("PCM") 350 peuvent être variées pour différentes conditions de fonctionnement. Cette flexibilité permet au processeur principal 330 du module de contrôle de chaîne dynamique ("PCM") 350 de traiter des signaux conditionnés transmis depuis le circuit analogique 310 sur un large domaine de conditions de fonctionnement. Dans un mode de réalisation préféré, le convertisseur analogique digital 320 peut faire partie du processeur principal 330. Dans d'autres modes de réalisation, le circuit analogique 310 peut être séparé du module de contrôle de chaîne dynamique ("PCM") 350.
Un système de diagnostic moteur peut comprendre deux circuits analogiques, ou plus, qui traitent et conditionnent le signal de courant d'ionisation 110; 100a-100n. La figure 11 montre un mode de réalisation de l'invention dans lequel un système de diagnostic moteur comprend deux circuits analogiques 1010, 1020. Dans ce mode de réalisation, les cylindres du moteur à combustion interne peuvent être divisés en deux rangées de cylindres, la rangée #1, et la rangée #2. Chacune des rangées de cylindres, la rangée #1 et la rangée #2, est connectée, respectivement, à l'un des circuits analogiques 1010, 1020, Comme représenté sur la figure 11. Dans une application pour un moteur à quatre cylindres, avec un ordre d'allumage 1, 3, 4, 2, la rangée #1 peut comprendre les cylindres 1, 3, et la 2859506 24 rangée #2 peut comprendre les cylindres 2, 4. Pour un moteur en "V", les cylindres du moteur à combustion interne peuvent être divisés entre les rangées #1 et #2. La division des cylindres du moteur à combustion interne en rangées #1 et #2 permet d'apparier les cylindres entre courses de compensation compression/expansion et courses d'admission/échappement. Cette configuration améliore l'identification du cylindre et évite une interférence entre les signaux d'ionisation, en particulier lorsque le nombre de cylindres augmente. Les circuits analogiques 1010, 1020 peuvent être configurés selon les modes de réalisation décrits sur les figures 5 et 6.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, dans lequel deux fenêtres d'échantillonnage de données sont utilisées pour un événement de combustion moteur, chaque circuit de conditionnement de signal analogique 1010, 1020 conditionne deux échantillons de signal d'ionisation pour générer quatre valeurs, deux valeurs de courant d'ionisation intégré TINT 465 et deux valeurs de tension d'ionisation de pic Vpjc 455. Ensemble, les deux circuits analogiques 1010, 1020 conditionnent quatre échantillons de signal d'ionisation et produisent huit valeurs par cycle de combustion moteur. Les circuits analogiques 1010, 1020 transmettent ces valeurs au module de contrôle de chaîne dynamique ("PCM") 350 pour identification de cylindre, détection de brûlage partiel ou raté, et diverses 2 0 routines de diagnostic d'allumage.
Ainsi, le circuit analogique, procédé, et système, selon la présente invention, fournissent un procédé, système, et circuit, amélioré pour détecter et conditionner le signal de courant d'ionisation IION 100a-100n. Le procédé, système, et circuit, de la présente invention fournit une configuration peu coûteuse et précise pour détecter et conditionner le signal de courant d'ionisation IION 100a-100n, de façon à ce que les signaux puissent être traités en outre dans le module de contrôle de chaîne dynamique ("PCM") 350 pour diagnostic moteur et contrôle moteur en boucle fermée. Non seulement la présente invention fournit un moyen peu coûteux et précis pour détecter et conditionner le signal de courant 3 0 d'ionisation, mais encore réduit-elle sensiblement le taux d'échantillonnage de données, de façon à ce que les signaux conditionnés produits par le circuit 2859506 25 analogique de la présente invention puisse être manipulés par le module de contrôle de chaîne dynamique ("PCM") 350 sans l'addition d'une mémoire de renfort ou de microprocesseurs plus rapides qui utilisent des taux d'échantillonnage beaucoup plus élevés. L'homme du métier reconnaîtra que les systèmes de conditionnement de signal analogiques de l'invention peuvent comprendre plus de deux circuits analogiques 310 séparés, et que le taux d'échantillonnage de données peut se produire une ou plusieurs fois par cycle de combustion pour générer un ou plusieurs pics et signaux d'ionisation intégrés pour un large domaine de routines de diagnostic moteur, dont quelques unes sont débattues ci-dessous.
Le procédé, système, et circuit, de la présente invention peut être utilisé pour l'identification de cylindre. Le système de conditionnement de signal analogique 310 de la présente invention peut être utilisé pour intégrer le signal d'ionisation sur la fenêtre étincelle (c'est-à-dire, la durée d'étincelle au cours de la phase allumage 220). Cette valeur intégrée peut être utilisée pour déterminer quel est le cylindre en compression.
Dans un autre mode de réalisation, le circuit analogique de conditionnement, système, et procédé, peuvent être utilisés pour diagnostic moteur de brûlage partiel et raté. Le diagnostic moteur de brûlage partiel et raté utilise principalement les signaux de courant d'ionisation intégré IIN-r et de tension d'ionisation de pic VI>>c sur la zone d de la phase post-allumage 230. Lorsque le signal de tension d'ionisation de pic VpiC 455 et le signal de courant d'ionisation intégré IINr 465 sont supérieurs à leurs valeurs de seuil respectives, la combustion normale est déclarée. Si l'un seulement du signal de tension d'ionisation de pic Vplc 455 et du signal de courant d'ionisation intégré IIN-r 465 dépasse sa valeur de seuil respective, une combustion brûlage partiel est déclarée. Si le signal de tension d'ionisation de pic VpJC 455 et le signal de courant d'ionisation intégré IIN-r 465 sont tous les deux inférieurs à leurs valeurs de seuil respectives, un raté est déclaré.
Le circuit de conditionnement de signal analogique, système, et procédé,peut également être utilisé dans l'exécution d'autres diagnostics moteur, tels que les routines de diagnostic de détection d'enroulement secondaire ouvert, de défaillance de bobine, de défaillance de détection ionique de l'assemblage de détection, de mise de l'entrée en court-circuit avec la masse, de mise en court-circuit du détecteur de rangée, et de mise de l'entrée en court-circuit batterie.
Le procédé, circuit, et système, de la présente invention est moins coûteux à fabriquer et à faire fonctionner que les circuits et systèmes connus qui échantillonnent directement les signaux d'ionisation. Un processeur séparé n'est pas nécessaire pour l'échantillonnage, puisque le taux d'échantillonnage de données inférieur requiert moins de mémoire et une vitesse de fonctionnement plus faible pour le processeur principal du module de contrôle de chaîne dynamique ("PCM") 330. L'homme du métier reconnaîtra que d'autres circuits et variations du circuit de la présente invention peuvent être utilisés pour conditionner les signaux d'ionisation, et que de tels circuits et leurs procédés sont dans la portée de la présente invention.
Le précédent débat décrit un mode de réalisation exemplaire de la présente invention. L'homme du métier reconnaîtra à partir d'un tel débat et des dessins d'accompagnement que divers changements, modifications et variations, peuvent être faits sans s'écarter du véritable esprit et de la juste portée de l'invention.
Claims (8)
1. Procédé de conditionnement de signal, caractérisé en ce qu'il comprend: a) la détection d'un signal d'ionisation; et b) le traitement dudit signal d'ionisation.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape du traitement dudit signal d'ionisation comprend: c) la réinitialisation d'un détecteur de pic (450) et d'un intégrateur (460) ; d) la détection de pic et l'intégration dudit signal d'ionisation; et e) la sortie d'une valeur d'ionisation de pic et d'une valeur d'ionisation intégrée.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: la réinitialisation dudit détecteur de pic (450) et dudit intégrateur (460) avant un événement d'étincelle; et la détection de pic et l'intégration dudit signal d'ionisation sur ou pendant ledit événement d'étincelle.
4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: la réinitialisation dudit détecteur de pic et dudit intégrateur avant un événement de combustion; et la détection de pic et l'intégration dudit signal d'ionisation sur ou pendant ledit événement de combustion.
5. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'étape de division des cylindres d'un moteur à combustion interne en deux rangées.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre pour chaque rangée de cylindres les étapes suivantes: la réinitialisation dudit détecteur de pic (450) et dudit intégrateur (460) avant un événement d'étincelle; la détection de pic et l'intégration dudit signal d'ionisation sur ou pendant ledit événement d'étincelle la réinitialisation dudit détecteur de pic (450) et dudit intégrateur (460) avant un événement de combustion; et la détection de pic et l'intégration dudit signal d'ionisation sur ou pendant ledit événement de combustion.
7. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite étape d'intégration dudit signal d'ionisation comprend une modulation de largeur d'impulsion de ladite valeur d'ionisation intégrée, moyennant quoi le dépassement de capacité de l'intégrateur est évité.
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite étape de modulation de largeur d'impulsion comprend la variation de la largeur de l'impulsion du signal en se basant sur le régime moteur.
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