FR2916480A1 - Internal combustion engine's chattering detecting signal processing method for automobile industry, involves determining presence of chattering in internal combustion engine when chattering operator is greater than specific value - Google Patents

Abstract

The method involves comparing a utilizing signal to a linear combination of resonances satisfying a specific formula having parameters. A specific value is compared to a small value. The utilized signal is estimated utilizing a limited development at a particular order around nominal resonance frequencies. A chattering operator is calculated, and a value of the operator is compared with a threshold value. Presence of the chattering in an internal combustion engine (M) is determined when the operator is greater than another specific value. The parameters can be phase difference, number of consecutive resonances of the utilized signal and real resonance frequency which varies from a specific value around a nominal resonance frequency.

Description

La présente invention est relative à un procédé de traitement du signal,The present invention relates to a signal processing method,

plus particulièrement appliqué à un signal de détection du cliquetis pour moteur à combustion interne. Les moteurs à combustion interne modernes fonctionnent très souvent dans des conditions de mélange (carburant / comburant) très pauvres en carburant, de manière à réduire les consommations et à limiter les pollutions engendrées par de tels moteurs. Ceci conduit à faire fonctionner les moteurs à combustion interne dans des plages de fonctionnement où se manifeste un phénomène très destructeur de la longévité attendue dudit moteur : le phénomène de cliquetis.  more particularly applied to a knock detection signal for an internal combustion engine. Modern internal combustion engines very often operate under mixing conditions (fuel / oxidizer) very low in fuel, so as to reduce consumption and limit the pollution generated by such engines. This leads to operate the internal combustion engines in operating ranges where there is a very destructive phenomenon of the expected longevity of said engine: the phenomenon of rattling.

Le cliquetis se manifeste au cours du temps de combustion / détente du cycle d'un moteur à combustion interne à quatre temps (admission, compression, combustion / détente, échappement) comme expliqué ci-après. La combustion du mélange carburant / comburant se déroule initialement (c'est à dire immédiatement après émission de l'étincelle) correctement. Le front de flamme se propage donc et son souffle repousse une partie du mélange carburant / comburant contre les parois du cylindre et le sommet du piston. L'élévation de pression et de température devient alors tellement importante que le mélange rejeté contre les parois atteint son point d'auto-allumage et s'auto-enflamme. Les micro explosions qui résultent de l'auto-allumage produisent des vibrations dans le domaine fréquentiel acoustique (de l'ordre de 5 à 10 kHz). Ces explosions peuvent rapidement créer des points chauds qui accentuent encore plus le problème. L'accumulation de ces micro explosions peut arracher ou faire fondre une petite quantité de métal sur le sommet du piston et/ou sur les parois du cylindre et/ou des segments et conduire à terme à la destruction du piston, des segments ou des parois du cylindre.  The rattling occurs during the combustion / expansion cycle of a four-stroke internal combustion engine (intake, compression, combustion / expansion, exhaust) as explained below. The combustion of the fuel / oxidant mixture takes place initially (ie immediately after the emission of the spark) correctly. The flame front is propagated and its breath pushes a portion of the fuel / oxidant mixture against the walls of the cylinder and the top of the piston. The elevation of pressure and temperature becomes so great that the mixture released against the walls reaches its point of self-ignition and self-ignites. Micro-explosions resulting from self-ignition produce vibrations in the acoustic frequency range (of the order of 5 to 10 kHz). These explosions can quickly create hot spots that further accentuate the problem. The accumulation of these micro explosions may tear or melt a small amount of metal on the top of the piston and / or on the walls of the cylinder and / or segments and eventually lead to the destruction of the piston, segments or walls of the cylinder.

Le cliquetis est donc surveillé et est généralement détecté au moyen d'au moins un capteur placé sur le moteur à combustion interne. Les capteurs usuellement utilisés peuvent être des transducteurs piézo-électriques, des capteurs à ionisation ou bien encore des capteurs de pression régnant dans le cylindre. Le signal issu du capteur de cliquetis comporte des résonances spécifiques au type de moteur d'une part et au moteur particulier dans la série d'autre part. Ce sont ces résonances spécifiques qu'il y a lieu de détecter avec précision pour chaque moteur afin d'appliquer en conséquence une correction des paramètres de commande (très souvent sous la forme d'une modification de l'avance à l'allumage), de manière à supprimer ledit cliquetis et à optimiser les performances, la consommation et la longévité du moteur à combustion interne en fonction des exigences environnementales. Or ces fréquences de résonance ne sont pas connues a priori puisqu'elles peuvent varier pour deux moteurs à combustion interne issus de la même série. Elles varient également avec le vieillissement d'un même moteur ou bien encore en raison des conditions d'utilisation ponctuelles. Ces variations sont très difficiles à prévoir exactement, mais il est néanmoins essentiel de les prendre en compte. Une telle problématique revient donc à considérer l'étude du cliquetis dans un 15 moteur particulier comme celle de la détection d'un signal avec des fréquences caractéristiques biaisées dont les biais sont inconnus. D'un point de vue théorique, la connaissance imprécise des fréquences de résonance caractéristiques du signal de cliquetis peut être résolue par une phase d'acquisition. II est envisageable en effet de surveiller le phénomène en continu et d'en 20 estimer les fréquences caractéristiques. La détection du signal de cliquetis est alors dite adaptative. Malheureusement, ce mode de réalisation entraîne des contraintes sur la charge de calcul des dispositifs embarqués difficilement conciliables avec les impératifs de coût de la production de moteurs à combustion interne destinés à l'industrie automobile de grande série. En outre, la discrétisation inhérente aux mesures de 25 surveillance engendre une imprécision fréquentielle dommageable à une connaissance exacte et précise.  The rattling is thus monitored and is generally detected by means of at least one sensor placed on the internal combustion engine. The sensors usually used may be piezoelectric transducers, ionization sensors or even pressure sensors in the cylinder. The signal from the knock sensor has resonances specific to the engine type on the one hand and the particular engine in the series on the other hand. It is these specific resonances that must be accurately detected for each motor in order to apply a correction of the control parameters (very often in the form of a change in ignition timing), in order to suppress said rattling and to optimize the performance, consumption and longevity of the internal combustion engine according to the environmental requirements. However, these resonance frequencies are not known a priori since they can vary for two internal combustion engines from the same series. They also vary with the aging of the same engine or because of the specific conditions of use. These variations are very difficult to predict exactly, but it is nevertheless essential to take them into account. Such a problem therefore amounts to considering the study of rattling in a particular engine such as the detection of a signal with biased characteristic frequencies whose bias is unknown. From a theoretical point of view, the inaccurate knowledge of the characteristic resonant frequencies of the knock signal can be solved by an acquisition phase. It is indeed possible to monitor the phenomenon continuously and to estimate the characteristic frequencies. The detection of the knock signal is then called adaptive. Unfortunately, this embodiment causes constraints on the computing load of embedded devices that are difficult to reconcile with the cost requirements of the production of internal combustion engines intended for the automotive mass production industry. In addition, the discretization inherent in the surveillance measures generates a frequency inaccuracy damaging to an accurate and precise knowledge.

Il y a donc lieu de proposer un nouveau type de détection permettant de s'adapter à des écarts de fréquences de résonance et s'adaptant aux conditions réelles, ce qu'un détecteur classique ne sait pas faire de manière satisfaisante.  It is therefore necessary to propose a new type of detection to adapt to differences in resonant frequencies and adapting to real conditions, what a conventional detector can not do satisfactorily.

Dans ses précédents travaux (cf. 18`" International Conference on Systems  In his previous work (see 18 "International Conference on Systems

Engineering û Coventry û UK û 5 û 7 September 2006 û "Performance analysis of knock detectors'), la Demanderesse a présenté une approche théorique mettant en évidence la différence entre les performances issues d'un détecteur actuel et les performances théoriquement atteignables. Le modèle théorique idéal retenu pour cette étude est le modèle Neyman-Pearson. Ladite étude a clairement identifié un gain possible important.  Engineering - Coventry - UK - 5 - 7 September 2006 - "Performance analysis of knock detectors"), the Applicant presented a theoretical approach highlighting the difference between the performance of a current detector and the theoretically achievable performance. The theoretical ideal chosen for this study is the Neyman-Pearson model, which clearly identified a significant potential gain.

Le problème à résoudre consiste donc à optimiser les détecteurs afin de se rapprocher des performances théoriquement possibles.  The problem to be solved therefore consists in optimizing the detectors in order to get closer to the theoretically possible performances.

La présente invention a donc pour but de proposer une méthode de traitement du signal alternative à celle utilisée actuellement et permettant de se rapprocher du modèle théorique idéal, et ce à coût contenu.  The present invention therefore aims to provide a signal processing method alternative to that currently used and to get closer to the ideal theoretical model, and this cost content.

Ces buts sont atteints grâce à un procédé de traitement du signal de détection de cliquetis d'un moteur à combustion interne dans lequel le signal utile s (t) est assimilé à une combinaison linéaire de P résonances de type s(t) = Eap cos(21c fpt û r=1 où s(t) est le signal utile exprimé en fonction de l'instant t de la mesure, ap est l'amplitude de la p-ième résonance du signal s (t) , Op est un décalage de phase, P est le nombre de résonances constitutives du signal s (t) , ff est la fréquence de résonance A réelle, qui varie de 2 autour de la fréquence de résonance nominale fp . L'invention est remarquable en ce qu'afin de tenir compte de la variation de fp autour de fp le procédé comporte les étapes suivantes : • assimilation de 2~ à une petite valeur, • approximation du signal utile au moyen d'un développement limité à l'ordre R autour des fréquences nominales fi, , • calcul d'un détecteur de cliquetis LR (x) , • comparaison de la valeur du détecteur de cliquetis LR(x) avec une valeur seuil Yx , • détermination de la présence de cliquetis si LR (x) > YR Selon un mode de réalisation préféré, 0', = 1 et R = 1 D'autres buts, avantages et caractéristiques de la présente invention ressortiront plus clairement de la description détaillée suivante, donnée à titre d'exemple nullement 10 limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels : • la figure 1 représente une vue schématisée d'un moteur muni d'un dispositif de détection du cliquetis, • la figure 2 est une courbe représentant la probabilité de détection du cliquetis en fonction de la probabilité de fausse alarme, 15 • la figure 3 est une courbe représentant la probabilité de détection du cliquetis en fonction du Rapport Signal / Bruit, • la figure 4 est une courbe représentant la probabilité de détection du cliquetis en fonction de la largeur d'intervalles fréquentiels. Pour mémoire, nous allons rappeler ci après la méthode utilisée actuellement pour 20 le traitement du signal issu des capteurs de cliquetis placés sur un moteur à combustion interne M, comme représenté à la figure 1. Ledit moteur à combustion interne M comporte au moins un piston Pi coulissant dans son cylindre C associé. Le mouvement de va-et- vient du piston Pi est transformé en mouvement de rotation par l'intermédiaire du vilebrequin KRK auquel il est relié par une bielle. Grâce à la soupape d'admission VI (une 25 seule soupape a été représentée dans un souci de clarté, mais plusieurs soupapes d'admission sont possibles selon les conformations des moteurs) un mélange de carburant et de comburant est introduit à l'intérieur du cylindre C. Ce mélange carburant / comburant peut être soit réalisé avant l'introduction dans le cylindre C (et l'on parle alors d'injection indirecte), soit dans le cylindre même (et l'on parle alors d'injection directe). L'allumage de la bougie SP est commandé par une unité de contrôle moteur EMS qui est amenée à tenir compte de différents paramètres afin de déterminer l'instant exact de déclenchement de l'étincelle. Un des paramètres essentiel est la présence ou l'absence de cliquetis. Pour ce faire, le moteur à combustion interne M est muni d'au moins un capteur de cliquetis KS qui transmet à l'unité de contrôle moteur EMS le signal détecté. Une fois la combustion réalisée, les résidus de la combustion sont évacués grâce à l'ouverture de la soupape d'échappement V2 (là encore, une seule soupape a été représentée, mais il est possible d'en rencontrer plusieurs). Le phénomène de cliquetis génère plusieurs fréquences de résonance déterminées principalement par la géométrie du cylindre particulier dans lequel il se produit. Le procédé de traitement du signal de cliquetis actuel consiste à appliquer un filtre fréquentiel passe-bande au signal issu du capteur de cliquetis et à intégrer la valeur absolue dudit signal sur une plage de temps, connue pour pouvoir contenir les fréquences caractéristiques du cliquetis. On obtient alors une énergie générée par le cylindre spécifique et on le compare à une valeur seuil. Au delà de cette valeur seuil, le cliquetis est diagnostiqué et les paramètres de fonctionnement du moteur sont modifiés afin de l'éliminer. La calibration de la méthode est donc faite pour un type générique de moteur par calibration sur banc. Au cours de cette calibration, les paramètres essentiels à la méthode sont étudiés et fixés une fois pour toutes. Ces paramètres sont, notamment : la fréquence de résonance, les valeurs fréquentielles du filtre passe-bande et la fenêtre de temps d'observation.  These objects are achieved by a method of processing the knock detection signal of an internal combustion engine in which the useful signal s (t) is compared to a linear combination of P resonances of type s (t) = Eap cos (21c fpt û r = 1 where s (t) is the useful signal expressed as a function of the time t of the measurement, ap is the amplitude of the p-th resonance of the signal s (t), Op is an offset of phase, P is the number of resonances constituting the signal s (t), ff is the actual resonant frequency A, which varies by 2 around the nominal resonant frequency fp.The invention is remarkable in that take into account the variation of fp around fp the process comprises the following steps: • assimilation of 2 ~ to a small value, • approximation of the useful signal by means of a development limited to the order R around the nominal frequencies fi, , • calculation of a knock detector LR (x), • comparison of the value of the d knock detector LR (x) with a threshold value Yx, • determination of the presence of rattling if LR (x)> YR According to a preferred embodiment, 0 ', = 1 and R = 1 Other purposes, advantages and The features of the present invention will emerge more clearly from the following detailed description, given by way of non-limiting example, with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 represents a schematic view of an engine equipped with a detection of pinging; • FIG. 2 is a curve showing the probability of detection of knocking as a function of the probability of false alarm, • FIG. 3 is a curve representing the probability of detection of knocking as a function of the signal / noise ratio, FIG. 4 is a curve representing the probability of detecting rattling as a function of the width of frequency intervals. For the record, we will recall hereinafter the method currently used for processing the signal from knock sensors placed on an internal combustion engine M, as shown in FIG. 1. Said internal combustion engine M comprises at least one piston. Pi sliding in its cylinder C associated. The back and forth movement of the piston Pi is converted into rotational movement via the crankshaft KRK to which it is connected by a connecting rod. With the intake valve VI (a single valve has been shown for the sake of clarity, but several intake valves are possible depending on the conformations of the engines) a mixture of fuel and oxidant is introduced into the interior of the engine. C cylinder C. This fuel / oxidant mixture can be made before the introduction into the cylinder C (and it is called indirect injection), or in the cylinder itself (and it is called direct injection) . The ignition of the spark plug SP is controlled by an engine control unit EMS which is made to take into account different parameters to determine the exact moment of spark initiation. One of the essential parameters is the presence or absence of rattling. To do this, the internal combustion engine M is provided with at least one knock sensor KS which transmits the detected signal to the engine control unit EMS. Once the combustion is completed, the combustion residues are evacuated by the opening of the exhaust valve V2 (again, only one valve has been shown, but it is possible to meet several). The rattling phenomenon generates several resonant frequencies determined mainly by the geometry of the particular cylinder in which it occurs. The method of processing the current knock signal consists in applying a bandpass frequency filter to the signal coming from the knock sensor and in integrating the absolute value of said signal over a time range known to be able to contain the characteristic frequencies of the pinging. An energy generated by the specific cylinder is then obtained and compared with a threshold value. Beyond this threshold value, the pinging is diagnosed and the operating parameters of the engine are modified in order to eliminate it. The calibration of the method is therefore done for a generic type of engine by bench calibration. During this calibration, the essential parameters of the method are studied and fixed once and for all. These parameters are, in particular: the resonance frequency, the frequency values of the bandpass filter and the observation time window.

Mais ces valeurs dépendent également des conditions de fonctionnement dudit moteur. II y a donc lieu d'établir des tables de calibrations donnant les valeurs fréquentielles du filtre passe-bande en fonction des paramètres de fonctionnement (régime moteur, charge, température de l'air admis, température de l'eau servant au  But these values also depend on the operating conditions of said engine. It is therefore necessary to establish calibration tables giving the frequency values of the bandpass filter as a function of the operating parameters (engine speed, load, temperature of the intake air, temperature of the water used for

6 refroidissement du moteur...). Ceci entraîne des surcoûts de mise au point et des exigences de taille des mémoires destinées à stocker l'ensemble des calibrations.  6 engine cooling ...). This entails additional development costs and memory size requirements for storing all the calibrations.

Comme mentionné précédemment, ceci ne tient pas compte en outre des variations que les fréquences de résonance peuvent présenter d'un moteur à l'autre et au cours de la vie du moteur.  As mentioned previously, this does not take into account any variations that the resonant frequencies may have from one motor to another and during the life of the motor.

La présente invention propose d'appliquer un traitement du signal totalement différent de celui expliqué précédemment et plus proche du modèle théorique idéal, sans toutefois aller jusqu'à une détermination absolue du modèle Neymann-Pearson qui n'est pas réalisable en pratique compte tenu des paramètres inconnus du modèle du signal.  The present invention proposes to apply a signal processing totally different from that explained above and closer to the ideal theoretical model, without however going to an absolute determination of the Neymann-Pearson model which is not feasible in practice taking into account the unknown parameters of the signal model.

Pour une série de mesure x , on considère le problème de la détection du signal utile s , déterministe et partiellement connu (puisque les paramètres précis peuvent être amenés à varier dans une certaine plage autour de valeurs nominales en fonction du moteur) comme noyé dans un bruit additif. Il y a donc deux cas de figure que la méthode de détection se doit d'être à même de différencier : Ho:x=n, (1) H1:x=n+s (1') où n est le bruit, supposé gaussien, de moyenne nulle et de matrice de covariance a21.  For a measurement series x, we consider the problem of the detection of the useful signal s, deterministic and partially known (since the precise parameters may be caused to vary within a certain range around nominal values depending on the engine) as embedded in a additive noise. There are therefore two cases that the detection method must be able to differentiate: Ho: x = n, (1) H1: x = n + s (1 ') where n is the noise, assumed Gaussian, of zero mean and covariance matrix a21.

Ho est donc représentatif d'un signal sans cliquetis et H, d'un signal présentant du cliquetis.  Ho is therefore representative of a signal without clicking and H, of a signal with rattling.

Le signal utile s (t) peut être représenté, comme connu en soi, par une combinaison linéaire de P résonances liées au type de moteur en question. P _ s (t) = E ap cos(2i fpt û tep) (2) P=1 où s (t) est le signal utile exprimé en fonction de l'instant t de la mesure, ap est l'amplitude de la p-ième résonance du signal s (t) , (Dr est un décalage de phase, P est le nombre de résonances constitutives du signal s (t) , fp est la fréquence de résonance réelle, qui varie autour de la fréquence de résonance nominale f,, .  The useful signal s (t) can be represented, as known per se, by a linear combination of P resonances related to the type of engine in question. P _ s (t) = E ap cos (2i fpt û toep) (2) P = 1 where s (t) is the useful signal expressed as a function of the time t of the measurement, ap is the amplitude of the p-th resonance of the signal s (t), (Dr is a phase shift, P is the number of constituent resonances of the signal s (t), fp is the real resonant frequency, which varies around the nominal resonant frequency f ,,.

Les amplitudes a,,, et les phases c1l, sont supposées inconnues. Par contre, le nombre de résonances P, les fréquences de résonance nominales f,, ainsi que la variance du bruit .2 sont pour leur part connus et dépendent du type de moteur choisi. Les fréquences réelles f,, présentes dans le signal utile sont inconnues (puisque pouvant varier d'un moteur à un autre dans la même série de type, ainsi que pour un même moteur au cours de sa vie), mais appartiennent chacune à un intervalle de fréquences possibles [ fl, û A / 2; fr + A/2], où A est l'erreur maximale supposée sur les fréquences de résonance. Il est à noter que plus A est grand, plus la performance de la méthode de détection est dégradée (dans le cas idéal, la fréquence nominale f,, est connue avec précision et 15 A est par conséquent nul). En outre, A peut être particularisé et noté Ap puisque chaque fréquence réelle de résonance f,, a une plage de variation qui lui est propre. Si une notation vectorielle est adoptée le signal utile peut s'écrire s = Sa (3) et a = [AI,BIä..,Ap,Bp]T et où al, , sr , A,, , B,, sont donnés par Cp = [ Cp (0),..., Cp (N -1)]T et "-è-'p (t) = cos(27tiÎpt) 7 avec 20 s p = [ sp (0),..., sp (N -1)]T et sp (t) = sin(2r fit) A1, = aP cos(cI ) , B,, = aP sin( ,, ) avec []' utilisé comme symbole désignant la transposition et N , le nombre d'échantillons utilisés pour la détection du signal.  The amplitudes a ,,, and the phases c1l are assumed to be unknown. On the other hand, the number of resonances P, the nominal resonance frequencies f ,, as well as the variance of the noise .2 are for their part known and depend on the type of motor chosen. The actual frequencies f ,, present in the useful signal are unknown (since they may vary from one engine to another in the same type series, as well as for the same engine during its lifetime), but each belong to an interval possible frequencies [fl, û A / 2; fr + A / 2], where A is the maximum error assumed on the resonant frequencies. It should be noted that the larger the A, the more the performance of the detection method is degraded (in the ideal case, the nominal frequency f 1 is accurately known and therefore A is zero). In addition, A can be particularized and noted Ap since each real resonant frequency f ,, has a variation range of its own. If a vector notation is adopted the useful signal can be written s = Sa (3) and a = [AI, BIa .., Ap, Bp] T and where a,, sr, A ,,, B ,, are given by Cp = [Cp (0), ..., Cp (N -1)] T and "-e-'p (t) = cos (27tipt) 7 with 20 sp = [sp (0), ... , sp (N -1)] T and sp (t) = sin (2r fit) A1, = aP cos (cI), B ,, = aP sin (,,) with [] 'used as a symbol for transposition and N, the number of samples used for signal detection.

Dans un cas idéal non perturbé (fr = fn ), alors cp , sp et S sont connus et égaux à cP , sP et S . le signal s = s é f appartient au sous-espace (S) engendré par les colonnes P P de la matrice S . Le logarithme du test de détection du rapport de vraisemblance généralisé peut alors s'écrire : xTS(STS)-'STx L(x) = z a et L(X) = XTPSX Z x = [x(0),...,x(N -1)]T et  In an ideal undisturbed case (fr = fn), then cp, sp and S are known and equal to cP, sP and S. the signal s = s e f belongs to the subspace (S) generated by the columns P P of the matrix S. The logarithm of the generalized likelihood ratio detection test can then be written: xTS (STS) - 'STx L (x) = za and L (X) = XTPSX Z x = [x (0), ..., x (N -1)] T and

Ps = S(STS)-'ST PS représentant la matrice de projection sur le sous-espace signal (S) . En comparant L(x) = xT SX a la valeur y donnée, il est possible de déterminer si nous sommes dans un cas de survenance de cliquetis ou non. Plus explicitement, il y a XTPX XTPX du cliquetis (H,) si L(x) = 2s > y et il n'y a pas de cliquetis (Ho) si L(x) = 2s < y . a 6 Ce qui précède est valide pour des fréquences de résonance parfaitement connues. Il correspond à un cas de figure idéal qui ne se produit pas dans la réalité. Dans la réalité, les fréquences de résonance varient dans un intervalle et, comme nous l'avons vu (4) avec précédemment, appliquer le détecteur (4) au signal reviendrait à ne pas prendre en compte certains cas de figure où le cliquetis à lieu (H,). En effet, en raison du Rapport Signal/Bruit (RSB) qui doit être maintenu le plus opérationnel possible, il est impossible de choisir un A1, trop large. Or, se restreindre sur la largeur de A1, engendre une potentielle 5 perte d'information si malheureusement f, e û 0r / 2; f1, + An / 21 Afin de permettre d'utiliser la méthode de traitement du signal expliqué ci-dessus, l'invention enseigne de prendre pour hypothèse que les déviations de fréquence de résonance sont petites. Il est alors possible, conformément à l'invention, d'approximer les colonnes de la 10 matrice S en faisant un développement limité à l'ordre R autour des fréquences nominales f1, . Cette approximation conduit à exprimer le signal s comme une combinaison linéaire des colonnes de la matrice suivante, pour un développement limité à l'ordre R :  Ps = S (STS) - 'ST PS representing the projection matrix on the signal subspace (S). By comparing L (x) = xT SX with the value y given, it is possible to determine whether we are in a case of occurrence of rattling or not. More explicitly, there is XTPX XTPX of the clinking (H,) if L (x) = 2s> y and there is no clatter (Ho) if L (x) = 2s <y. a 6 The above is valid for perfectly known resonant frequencies. It corresponds to an ideal case that does not occur in reality. In reality, the resonant frequencies vary in an interval and, as we have seen (4) with previously, apply the detector (4) to the signal would be to not take into account certain cases where the clatter takes place (H,). Indeed, because of the Signal / Noise Ratio (SNR) which must be kept as operational as possible, it is impossible to choose an A1, too wide. However, to restrict oneself to the width of A1 generates a potential loss of information if, unfortunately, f, e û 0r / 2; In order to allow the use of the signal processing method explained above, the invention teaches to assume that the resonance frequency deviations are small. It is then possible, according to the invention, to approximate the columns of the matrix S by making a development limited to the order R about the nominal frequencies f1,. This approximation leads to expressing the signal s as a linear combination of the columns of the following matrix, for a development limited to the order R:

0 SR = [c1,sl,...,cp,sp,t Cl,t s,,...,t CP,t sp,...,tR Cl,tR s,,...,tR CP,tR sp] où désigne le produit d'Hadamard, t = [0,..., N -1~T tR =[OR,...,(Nû1)R]T Le test de vraisemblance généralisé s'exprime par le détecteur suivant : XTPSRX LR(x) = 62 avec le projecteur sur le sous-espace élargi : 'SR SR(SRSR) 'SR 15 20 utilisé conformément à l'invention (5) alors xTPs x De manière analogue à (4), en comparant LR(x) = 2R à la valeur yR donnée, il 6 est possible de déterminer si nous sommes dans un cas de survenance de cliquetis ou non. Plus explicitement, il y a du cliquetis H, si LR(x ) = z XTP2R x > YR et il n'y a pas de 6 XTPSR X cliquetis (Ho) si LR (x) = z < YR . 6 Le numérateur du détecteur (5) est un estimateur de l'énergie de s . II permet de récupérer la part du signal qui serait perdue par le détecteur classique (4). Ce test de détection est une forme quadratique issue du vecteur x , de variables aléatoires gaussiennes, et qui est de moyenne nulle dans le cas de figure Ho et de moyenne s dans le cas de figure H,.0 SR = [c1, sl, ..., cp, sp, t Cl, ts ,, ..., t CP, t sp, ..., tR Cl, tR s ,, ..., tR CP, tR sp] where denotes the product of Hadamard, t = [0, ..., N -1 ~ T tR = [OR, ..., (N1) R] T The generalized likelihood test is expressed by the next detector: XTPSRX LR (x) = 62 with the projector on the enlarged subspace: SR SR (SRSR) used in accordance with the invention (5) then xTPs x Similarly to (4), by comparing LR (x) = 2R to the given value yR, it is possible to determine whether we are in a case of occurrence of rattling or not. More explicitly, there is clatter H, if LR (x) = z XTP2R x> YR and there is no XTPSR X clattering (Ho) if LR (x) = z <YR. 6 The numerator of the detector (5) is an estimator of the energy of s. It makes it possible to recover the part of the signal that would be lost by the conventional detector (4). This detection test is a quadratic form derived from the vector x, of Gaussian random variables, and which is of average zero in the case of figure Ho and average s in the case of figure H,.

La densité de probabilité de LR(x) est une fonction de type x2 à 2P(R+1) degrés de liberté, centrée dans l'état Ho (absence de cliquetis) et non centrée dans l'état H, (présence de cliquetis), ce qui peut s'écrire LR(x;HO) - 2'21 R+1)(0) LR(x;H z ,) x21>(R+l)(2R), avec Â,R = sTPsRs 62 et Les performances de détection sont alors exprimables au moyen de Pfa(YR) = Pr[LR(x;HO) > YR] = ` ,d,(R+n(0)(YR) pour la probabilité de fausse alarme Pr1 et de Pd(YR) = Pr[LR(x;Hl) > YR] = Q,d,,,,,,,(,R)(YR) pour la probabilité de détection Pd, et où Q,,,;(y) est la fonction de répartition complémentaire associée à la loi "Loi".  The probability density of LR (x) is a function of type x2 to 2P (R + 1) degrees of freedom, centered in the state Ho (absence of knocking) and non-centered in the state H, (presence of clinking ), which can be written LR (x; HO) - 2'21 R + 1) (0) LR (x; H z) x21> (R + 1) (2R), where λ, R = sTPsRs 62 and the detection performances are then expressible by means of Pfa (YR) = Pr [LR (x; HO)> YR] = `, d, (R + n (0) (YR) for the probability of false alarm Pr1 and of Pd (YR) = Pr [LR (x; H1)> YR] = Q, d ,,,,,,,,, ((R) (YR) for the detection probability Pd, and where Q ,,,; (y) is the complementary distribution function associated with the law "Law".

Il est à noter que les équations précédentes décrivent également le détecteur donné en (4) en prenant R = O. La finesse de détection consiste donc à choisir de manière affinée les paramètres A (ou Ap) et N. Un détecteur "clairvoyant", c'est à dire dont les fréquences de résonance sont exactement connues, possède les caractéristiques suivantes : A = 0 , R = O. L'étude des signaux observés en sortie du capteur de cliquetis KS ont permis d'établir qu'un développement limité au premier ordre R =1 et que le choix de Al, = N permettent un gain en probabilité de détection du cliquetis tout à fait satisfaisant (sans pour autant être égal au cas de figure idéal du détecteur "clairvoyant" bien sûr) par rapport à un détecteur "non robuste" se limitant aux fréquences nominales fr et ne prenant pas en compte leur variation potentielle et réelle. Afin d'illustrer la robustesse de la méthode de détection objet de la présente invention, des résultats numériques sont présentés aux figures 2 à 4. Le signal utile de test contient trois résonances (P = 3) et le nombre d'échantillons est de 100 (N = 100).  It should be noted that the preceding equations also describe the detector given in (4) by taking R = 0. The detection fineness therefore consists of choosing in a refined manner the parameters A (or Ap) and N. A "clairvoyant" detector, that is to say whose resonant frequencies are exactly known, has the following characteristics: A = 0, R = 0. The study of the signals observed at the output of the knock sensor KS made it possible to establish that a limited development in the first order R = 1 and that the choice of Al, = N allow a gain in probability of detection of knock quite satisfactory (without being equal to the ideal case of the detector "clairvoyant" of course) compared to a "non-robust" detector limited to the nominal frequencies fr and not taking into account their potential and actual variation. In order to illustrate the robustness of the detection method which is the subject of the present invention, numerical results are presented in FIGS. 2 to 4. The useful test signal contains three resonances (P = 3) and the number of samples is 100. (N = 100).

Les courbes donnent la probabilité de détection Pd en fonction de quatre paramètres : Fia , R , RSB et A (probabilité de fausse alarme, ordre du développement limité, Rapport Signal / Bruit et erreur maximale supposée sur les fréquences de résonance). Le détecteur non robuste, pour lequel R = 0, est représenté en trait plein gras. Le détecteur "clairvoyant" est également représenté, en trait plein non gras, afin de permettre d'évaluer la perte de performance liée à la méconnaissance des fréquences. Sur la figure 2, RSB et A sont fixés (RSB = -2dB, A = N ). La valeur A = N est retenue car elle correspond à la résolution fréquentielle d'une transformée de Fourier rapide (FFT) sur N points. En effet, si les valeurs des fréquences nominales fp ne sont pas connues a priori et qu'on les estime en utilisant une transformée de Fourier rapide, on aura une incertitude A = N sur les valeurs estimées. La figure 2 met en évidence que l'ordre optimal du développement limité à choisir est de 1 (R = 1). La figure 3 est une découpe dans la direction du Rapport Signal / Bruit et dans cette figure, les valeurs de P/a et de A sont fixes (P~p = 10-6, A = N ). Encore une fois, il est mis en évidence que le développement limité au premier ordre (R = 1) est la meilleure approximation du détecteur "clairvoyant" pour ce choix particulier de paramètres. Le détecteur non robuste (R = 0) est satisfaisant pour sa part uniquement pour les faibles valeurs du Rapport Signal / Bruit. Dès que le signal utile est à quelques décibels en dessous du bruit ou bien plus important que le bruit, le choix du développement limité au premier ordre devient bénéfique. La figure 4 décrit la performance du détecteur en fonction de l'erreur maximale sur les fréquences pour des valeurs fixes de Pra et de RSB (Pt, =10-6, RSB = -2dB). Elle met en évidence un phénomène déjà souligné, à savoir que si A grandit, alors les performances de détection décroissent. On s'aperçoit ici que le développement limité à l'ordre premier n'est pas forcément suffisant et qu'il y a alors lieu de choisir un ordre supérieur, ledit choix étant possible à la vue de la figure 4. Comme nous venons de le mettre en évidence, l'invention permet d'optimiser une détection de signal de cliquetis en tenant compte, grâce au test proposé, des variations de fréquences de résonances qui surviennent dans la réalité, et ce, sans perdre en résolution. Afin de tenir compte de la variation des conditions de déclenchement du cliquetis en fonction des conditions de fonctionnement du moteur (régime moteur, charge moteur, température d'air admis, température de l'eau servant au refroidissement...) il est en outre suggéré d'établir des calibrations reliant P5, auxdits différents cas de fonctionnement.  The curves give the detection probability Pd as a function of four parameters: Fia, R, RSB and A (false alarm probability, limited development order, Signal / Noise ratio and assumed maximum error on the resonant frequencies). The non-robust detector, for which R = 0, is shown in solid bold line. The "clairvoyant" detector is also represented, in solid non-greasy line, in order to evaluate the loss of performance related to the lack of knowledge of the frequencies. In Fig. 2, RSB and A are set (RSB = -2dB, A = N). The value A = N is chosen because it corresponds to the frequency resolution of an N-point fast Fourier transform (FFT). Indeed, if the values of the nominal frequencies fp are not known a priori and that they are estimated by using a fast Fourier transform, we will have an uncertainty A = N on the estimated values. Figure 2 shows that the optimal order of limited development to choose is 1 (R = 1). Figure 3 is a section in the direction of the Signal / Noise Ratio and in this figure the values of P / a and A are fixed (P ~ p = 10-6, A = N). Again, it is highlighted that the first-order limited development (R = 1) is the best approximation of the "clairvoyant" detector for this particular choice of parameters. The non-robust detector (R = 0) is satisfactory only for the low values of the Signal / Noise Ratio. As soon as the useful signal is a few decibels below noise or more important than noise, the choice of first-order limited development becomes beneficial. Figure 4 describes the performance of the detector as a function of the maximum frequency error for fixed values of Pra and RSB (Pt = 10-6, RSB = -2dB). It highlights a phenomenon already stressed, namely that if A grows, then the detection performance decreases. It can be seen here that the development limited to the first order is not necessarily sufficient and that it is then necessary to choose a higher order, the said choice being possible in view of FIG. 4. As we come from highlighting it, the invention makes it possible to optimize a knock signal detection by taking into account, by means of the proposed test, variations of resonance frequencies that occur in reality, and without losing in resolution. In order to take into account the variation of the triggering conditions of the knocking according to the operating conditions of the engine (engine speed, engine load, intake air temperature, water temperature used for cooling ...) it is also suggested to establish calibrations linking P5, to said different cases of operation.

Claims (1)

REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement du signal de détection de cliquetis d'un moteur à combustion interne dans lequel le signal utile ,?(t) est assimilé à une combinaison p _ linéaire de P résonances de type s (t) = ap cos(22r fpt ù p ) p=l où s (t) est le signal utile exprimé en fonction de l'instant t de la mesure, ap est l'amplitude de la p-ième résonance du signal s(t) , cp est un décalage de phase, P est le nombre de résonances constitutives du signal s(t) , fp est la fréquence de résonance réelle, qui varie de '' autour de la fréquence de résonance nominale fp , caractérisé en ce qu'afin de tenir compte de la variation de fp autour de fp il comporte 10 les étapes suivantes : • assimilation de Op à une petite valeur, • approximation du signal utile au moyen d'un développement limité à l'ordre R autour des fréquences nominales fp , • calcul d'un détecteur de cliquetis LR (x) , 15 • comparaison de la valeur du détecteur de cliquetis LR(x) avec une valeur seuil • détermination de la présence de cliquetis si LR (x) > YR 2/ Procédé de traitement du signal de détection de cliquetis d'un moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que A,, = N et R =1.  1. A method of processing the knock detection signal of an internal combustion engine in which the useful signal, ((t) is likened to a p_linear combination of P resonances of type s (t) = ap cos (22r where s (t) is the useful signal expressed as a function of the time t of the measurement, ap is the amplitude of the p-th resonance of the signal s (t), cp is an offset of phase, P is the number of resonances constituting the signal s (t), fp is the real resonance frequency, which varies by around the nominal resonant frequency fp, characterized in that in order to take account of the variation of fp around fp it comprises the following steps: • assimilation of Op to a small value, • approximation of the useful signal by means of a development limited to the order R around the nominal frequencies fp, • calculation of a knock detector LR (x), 15 • comparison of the value of the knock sensor LR (x) with a value of uil • determination of the presence of rattling if LR (x)> YR 2 / Process for processing the knock detection signal of an internal combustion engine according to claim 1, characterized in that A ,, = N and R = 1.