Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
DEVICE FOR MONITORING THE OPERATION OF A MOTOR ENGINE INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/084466
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates essentially to a system for monitoring the operation of a motor vehicle internal combustion engine comprising at least two measurement devices (1), each measurement device (1) being configured to taken an analogue measurement of the ionization signal of a respective cylinder, an amplifier (2) of the measured ionization signal, a device (5) for comparing the amplified measured ionization signal against a reference model, and a multiplexer (7) connected at input to the ionization signal measurement device (1), connected at output to the amplifier (2), and controlled by a control signal (6).

Inventors:
DELORAINE, Franck (2 avenue du Maréchal Foch, Fontenay Aux Roses, F-92260, FR)
Application Number:
EP2011/071669
Publication Date:
June 28, 2012
Filing Date:
December 02, 2011
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
RENAULT S.A.S. (13-15 quai Le Gallo, Boulogne-billancourt, F-92100, FR)
DELORAINE, Franck (2 avenue du Maréchal Foch, Fontenay Aux Roses, F-92260, FR)
International Classes:
F02D35/02; G01L23/22
Domestic Patent References:
WO2002014822A1
WO1999061771A1
Foreign References:
US20030097870A1
EP1132596A2
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
RENAULT S.A.S. (Technocentre, Sce 00267 - TCR GRA 2 361 avenue du Golf, Guyancourt Cedex, F-78288, FR)
Download PDF:
Claims:
REVENDICATIONS

1. Système de contrôle du fonctionnement d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile, comprenant

- Au moins deux dispositifs (1) de mesure, chaque dispositif (1) de mesure étant configuré pour effectuer une mesure analogique du signal d'ionisation d'un cylindre respectif,

- Un amplificateur (2) du signal d'ionisation mesuré, - Un dispositif (5) de comparaison du signal d'ionisation mesuré amplifié à un modèle de référence, et

- Un multiplexeur (7) relié en entrée au dispositif de mesure (1) du signal d'ionisation, relié en sortie à l'amplificateur (2), et piloté par un signal de commande (6) .

2. Système selon la revendication 1, comprenant en outre un filtre (3) passe-bas pour filtrer le signal analogique éventuellement amplifié.

3. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre un convertisseur (4) analogique-numérique pour convertir le signal d' ionisation mesuré amplifié en signal numérique.

4. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de comparaison (5) comprend un calculateur d'allumage relié à un calculateur de contrôle moteur.

5. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de mesure (1) analogique du signal d' ionisation est relié en entrée à chaque bobine-bougie d'allumage du moteur ou à chaque étage de sortie de puissance du système d'allumage et relié en sortie au multiplexeur (7) .

6. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le signal de commande (6) est issu d'un module de commande configuré pour sélectionner chaque entrée du multiplexeur pendant une durée égale à 720°/N, avec ° le nombre de degrés vilebrequin et N le nombre de cylindres du moteur.

7. Procédé de contrôle du fonctionnement d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile, susceptible d'être mis en œuvre par le système selon l'une quelconque des revendications précédentes,

le procédé comprenant des étapes consistant à :

Mesurer (10) la valeur du signal d'ionisation de chaque cylindre,

- Transmettre la valeur de chaque signal d'ionisation en entrée d'un multiplexeur,

Sélectionner chaque entrée du multiplexeur pendant une durée égale à 720°/N, avec ° le nombre de degrés vilebrequin et N le nombre de cylindres du moteur, - Amplifier (20) le signal d'ionisation mesuré, et

Comparer (50) une valeur du signal mesuré à une référence .

8. Procédé selon la revendication 7, comprenant en outre une étape consistant à filtrer (30) le signal d'ionisation.

9. Procédé selon la revendication 7 ou 8, comprenant en outre une étape consistant à convertir (40) le signal d'ionisation analogique en un signal numérique. 10. Programme d'ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l'exécution des étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.

Description:
SYSTEME DE CONTROLE DU FONCTIONNEMENT D ' UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE DE VEHICULE AUTOMOBILE

La présente invention concerne le contrôle du fonctionnement d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile .

Le contrôle du fonctionnement d'un moteur, plus communément appelé contrôle moteur est un élément essentiel pour un véhicule automobile, que ce soit pour des raisons de consommation, de longévité ou de sécurité.

Il peut apparaître, dans certaines conditions, des combustions anormales destructives telles que le « rumble » ou le préallumage. De telles auto-inflammations peuvent apparaître avant la génération d'une étincelle ou lors de la phase d'échappement des gaz brûlés à la suite d'une combustion normale. Elles sont nocives pour un moteur et peuvent même conduire à la destruction de celui-ci.

Il existe de nombreuses techniques de contrôle moteur, plus ou moins dédiées à des fins particulières (consommation, longévité, sécurité...) .

La présente invention vise à permettre la mise à disposition d'un diagnostic nécessaire au contrôle optimal d'un moteur à combustion interne, notamment par la détection de ratés de combustion ou de combustion anormale, la détection de cliquetis, etc.

Elle vise essentiellement les moteurs à combustion interne équipés d'un système d'allumage radiofréquence, et la mesure du signal d'ionisation. Le signal d'ionisation est une image électrique du développement en temps réel de la combustion. La mesure du signal d' ionisation consiste à appliquer une tension continue entre la pointe de la bougie d'allumage radiofréquence d'un cylindre donné et la masse moteur, et à mesurer la valeur du courant induit par la combustion. L'évolution du courant, c'est-à-dire du signal correspondant, permet de diagnostiquer la combustion.

Plus précisément, l'invention concerne selon un premier de ses objets un système de contrôle du fonctionnement d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile, comprenant :

- Au moins deux dispositifs de mesure, chaque dispositif de mesure étant configuré pour effectuer une mesure analogique du signal d'ionisation d'un cylindre respectif,

Un amplificateur du signal d'ionisation mesuré, - Un dispositif de comparaison du signal d'ionisation mesuré amplifié à un modèle de référence, et

Un multiplexeur relié en entrée au dispositif de mesure du signal d' ionisation, relié en sortie à l'amplificateur, et piloté par un signal de commande.

Grâce au multiplexeur de l'invention, il est possible de mutualiser les étages de mise en forme et d'exploitation (amplification, comparaison...) du signal d'ionisation, ce qui réduit fortement les coûts.

De préférence, l'amplificateur est à gain variable, dont le gain est défini par un microcontrôleur . La valeur du gain est déterminée en fonction du point de fonctionnement du moteur. Il dépend entre autres du régime de rotation du moteur et de la charge du moteur.

Avantageusement, le système comprend en outre un filtre passe-bas pour filtrer le signal analogique éventuellement amplifié.

De préférence, le filtre passe-bas est un filtre passif d'ordre 2, de fréquence de coupure F = 25 kHz.

Avantageusement, le système comprend en outre un convertisseur analogique-numérique pour convertir le signal d'ionisation mesuré amplifié en un signal numérique. Avantageusement, le dispositif de comparaison comprend un calculateur (par exemple un microcontrôleur, un microprocesseur, un réseau de portes logiques) relié à un calculateur de contrôle moteur du véhicule. Avantageusement, le dispositif de mesure analogique du signal d'ionisation est relié en entrée à chaque cylindre du moteur ou à chaque étage de sortie de puissance du système d'allumage, et relié en sortie au multiplexeur. De préférence, la fréquence d'acquisition du convertisseur analogique-numérique est de 50 kHz.

Avantageusement, le signal de commande est issu d'un module de commande configuré pour sélectionner chaque entrée du multiplexeur pendant une durée égale à 720°/N, avec ° le nombre de degrés vilebrequin et N le nombre de cylindres du moteur. Selon un autre de ses objets, l'invention concerne également un procédé de contrôle du fonctionnement d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile, susceptible d'être mis en œuvre par le système selon l'invention, le procédé comprenant des étapes consistant à :

Mesurer la valeur du signal d' ionisation de chaque cylindre,

Transmettre la valeur de chaque signal d'ionisation en entrée d'un multiplexeur,

Sélectionner chaque entrée du multiplexeur pendant une durée égale à 720°/N, avec le nombre de degrés vilebrequin et N le nombre de cylindres du moteur,

Amplifier le signal d'ionisation mesuré, et - Comparer une valeur du signal mesuré à une référence .

Dans un mode de réalisation, on prévoit en outre une étape de régulation de la combustion en fonction du résultat de la comparaison et de traitements divers du signal d'ionisation.

Avantageusement, le procédé comprend en outre une étape consistant à filtrer le signal d'ionisation.

Avantageusement, le procédé comprend en outre une étape consistant à convertir le signal d' ionisation analogique en un signal numérique. Selon un autre de ses objets, l'invention concerne également un programme d'ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l'exécution des étapes du procédé selon l'invention, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.

De préférence, les bougies du moteur ont un indice thermique garantissant l'absence de pré-allumage dans des conditions d'utilisation normales du moteur. En éliminant les combustions anormales se produisant avant l'étincelle ou en phase d'échappement, il est ainsi possible de réduire la durée de l'acquisition du signal d'ionisation sur un cylindre donné afin de ne conserver que le signal utile.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif et faite en référence aux figures annexées dans lesquelles :

la figure 1 illustre un mode de réalisation du système selon l'invention sur un moteur à combustion interne équipé de 4 cylindres,

- la figure 2 illustre un mode de réalisation du procédé selon l'invention, et

la figure 3 illustre le fonctionnement du système selon l'invention sur un moteur à combustion interne équipé de 4 cylindres.

Un mode de réalisation du système proposé est illustré figure 1 pour un moteur à combustion interne équipé de 4 cylindres.

Le système comprend quatre dispositifs de mesure 1, un par cylindre, chaque dispositif de mesure 1 étant configuré pour effectuer une mesure 10 analogique du signal d'ionisation d'un cylindre respectif, représentatif combustion dans chaque cylindre.

Chaque dispositif de mesure 1 est spécifique à l'ensemble sur lequel la mesure est effectuée.

Sur un moteur à allumage commandé chaque dispositif de mesure 1 permet de mesurer un faible signal en sortie du circuit -fort courant- générant l'étincelle.

Il est donc nécessaire d'utiliser un étage de mesure par cylindre moteur ou au moins un par circuit de puissance, pour permettre la mesure du signal d'ionisation. La mesure du signal d'ionisation consiste à convertir le courant de la combustion en tension en effectuant une mesure soit sur le bobinage secondaire de la bobine d'allumage pour un système d'allumage classique, soit en sortie de l'étage de puissance dans le cas d'un système d'allumage radiofréquence .

Le courant de la combustion correspondant au signal d'ionisation est très faible et a une plage importante de variation de l'amplitude compris typiquement entre 20μΑ et 500μΑ. Aussi est-il avantageux d'amplifier ce signal. L'amplification 20 peut être réalisée à titre d'illustration à l'aide d'un amplificateur 2 à gain variable dont le gain est défini numériquement par un microcontrôleur .

A ce stade, le signal d'ionisation, en particulier lorsqu'il est amplifié, risque d'être perturbé par des parasites hautes fréquences. Il est donc avantageux de mettre en œuvre une étape de filtrage 30 par un filtre 3 passe-bas afin d'éliminer ces parasites. A cet effet, il est possible d'utiliser par exemple un filtre passif d'ordre 2, de fréquence de coupure F = 25 kHz.

Cette étape de filtrage 30 permet également d'éviter le repliement du spectre fréquentiel après la conversion en signal numérique. En effet, il est avantageux de mettre en œuvre une étape consistant à convertir 40 le signal d'ionisation analogique en un signal numérique, par exemple à l'aide d'un convertisseur 4 analogique-numérique. Une fréquence d'acquisition de 50kHz convient pour assurer la détection du cliquetis, information correspondant à une oscillation comprise entre 5kHz et 15kHz.

Le signal d'ionisation (de préférence numérique) est alors comparé 50 à un modèle de référence par un dispositif de comparaison, comprenant un calculateur 5 dit calculateur d'allumage tel que par exemple un microcontrôleur, un microprocesseur, un réseau de portes logiques, etc. relié à un calculateur de contrôle moteur. Dans cette étape de comparaison 50, le signal d'ionisation est analysé en fréquence, en temps et en amplitude afin de détecter des informations sur le développement de la combustion. Le résultat du traitement et de la comparaison à un modèle de référence est envoyé au calculateur de contrôle moteur afin d'optimiser la consommation et les émissions du moteur, c'est-à-dire la régulation de la combustion, par exemple par le contrôle en retour du système d'allumage radiofréquence . Il est donc possible de mettre en œuvre une ligne de traitement de signal (mesure, amplification, filtrage, comparaison) par cylindre. Toutefois une telle solution implique un coût relativement élevé.

Or, si chaque dispositif de mesure est spécifique, en revanche les étapes d'amplification 20, de filtrage 30, de conversion 40 analogique-numérique et de comparaison 50 sont génériques, c'est-à-dire que les équipements matériels correspondants (amplificateur 2, filtre 3, convertisseur 4, calculateur d'allumage 5) peuvent être mutualisés pour l'ensemble des signaux d'ionisation d'un moteur, ce qui permet notamment de simplifier la mise en œuvre de la présente solution et d'en diminuer grandement le coût par rapport à une solution non mutualisée.

Le fonctionnement d'une solution mutualisée est illustrée en figure 3.

Chaque signal A, B, C, et D correspond au signal d'ionisation sur un cylindre respectif, pour un moteur à quatre cylindres. Le signal E est le signal, en l'espèce analogique, en sortie d'un multiplexeur 7.

La durée de l'acquisition sur chaque entrée du multiplexeur 7 dépend essentiellement du nombre de cylindres. En effet, sur un moteur à 4 cylindres, une combustion dure environ 40° vilebrequin et une étincelle dure au maximum 45° vilebrequin à haut régime (6500 tours/min) , soit une information utile présente sur une durée minimale de 85° vilebrequin.

Or un cycle moteur correspond à 2 tours moteur, soit 720° vilebrequin. Il est donc possible de réaliser 4 mesures successives de 5=180° vilebrequin chacune pour détecter l'étincelle et analyser une combustion complète, c'est-à-dire une durée δ égale à 720°/N, avec le nombre de degrés vilebrequin et N le nombre de cylindres du moteur.

Les entrées du multiplexeur 7 sont reliées aux sorties des dispositifs de mesure 1. De préférence, le nombre d'entrée est égale au nombre de dispositifs de mesure 1, chaque entrée étant reliée à un dispositif de mesure respectif.

Le multiplexeur 7 est piloté par un signal de commande numérique 6 permettant de sélectionner l'entrée à exploiter et de la reporter en sortie du multiplexeur. Chaque entrée du multiplexeur 7 est sélectionnée pendant une durée égale à 720°/N, avec ° le nombre de degrés vilebrequin et N le nombre de cylindres du moteur.