FR2923539A1 - Estimateur de signal d'acceleration - Google Patents

Abstract

Estimateur de signal d'accélération à partir d'un signal de position angulaire (2) ou de vitesse angulaire (1) de l'arbre de sortie moteur, comprenant :un dérivateur (3, 4) apte à dériver deux fois le signal de vitesse angulaire (1) ou trois fois le signal de position angulaire (2), afin d'obtenir un signal d'accélération angulaire dérivée (5),un moyen de filtrage (6) applicable au signal d'accélération angulaire dérivée (5) ne conservant que les composantes hautes fréquences dudit signal (5) sous forme de fronts (10-15) alternativement montants et descendants,un sommateur (8) apte à construire un signal estimé (9) d'un signal d'accélération en ajoutant pour chaque front montant (10-12), respectivement descendant (13-15), un signal élémentaire correspondant à la réponse à une impulsion positive (16), respectivement négative (17), d'un accéléromètre, déphasée afin de débuter à l'instant du front (10-15).Modélisation d'un signal accélérométrique par une équation différentielle.Applications à la détection de cliquetis et au contrôle moteur.

Description

La présente invention concerne le contrôle moteur et plus particulièrement la détection de cliquetis. Le cliquetis est un phénomène de combustion anormale pour les moteurs à combustion interne, lié essentiellement à la qualité antidétonante de l'essence (quantifiée par l'indice RON, "Research Octane Number", acronyme anglais pour l'indice d'octane d'un carburant), à la valeur de l'avance à l'allumage, à la température moteur trop élevée, à la qualité des surfaces mécaniques de l'ensemble piston/chemise, au taux de compression du moteur et à la pression de suralimentation dans le cas de l'utilisation d'un turbocompresseur. Le phénomène de cliquetis apparaît après le déclenchement de l'allumage. L'allumage initie une propagation d'un front de flamme dans le mélange carburant/comburant. II peut alors se créer un point d'auto allumage, essentiellement autour de la jonction piston/chemise qui initialise un second front de propagation de flamme. La rencontre des deux fronts de flamme provoque une surpression très importante dans la chambre de combustion, suivie d'une série d'oscillations caractéristiques dont la fréquence centrale est en relation avec le volume de la chambre de combustion et la vitesse de propagation des fronts de flammes. La surpression provoquée par la combustion anormale produit un bruit caractéristique à l'origine du nom de "cliquetis".

Le cliquetis entraîne une destruction rapide du moteur. Il est, de plus, un frein important dans l'optique de la recherche d'une diminution de la consommation de carburant et de la réduction de la production de polluants pour des architectures moteurs à taux de compression élevé. En effet, une optimisation du réglage de l'avance à l'allumage, en limite de cliquetis, permet un gain important en couple moteur, pour une même quantité de carburant employée. Or, moins un moteur consomme de carburant à richesse constante moins il produit de polluants. Le contrôle du cliquetis est alors de première importance pour l'optimisation du contrôle moteur. Cette optimisation est réalisée par asservissement, par exemple de l'avance à l'allumage, en fonction de l'apparition du cliquetis. Une telle optimisation est rendue nécessaire, entre autres, par une grande dispersion des qualités des carburants disponibles sur le marché. Plusieurs méthodes sont connues afin de détecter ou de mesurer le cliquetis. Il est possible d'utiliser un capteur de pression dans la chambre de combustion, une mesure du courant d'ionisation de la bougie d'allumage, ou encore un capteur d'accélération placé sur le bloc moteur. Cette dernière méthode, utilisant un accéléromètre "large bande", par exemple de type piézoélectrique, est la plus connue, la moins chère et la plus robuste. Elle s'est imposée chez nombre des constructeurs automobiles du monde. Le signal de l'accéléromètre est acquis à haute fréquence dans une fenêtre correspondant à la zone de combustion, filtré, redressé et intégré, avant d'être comparé avec une valeur moyenne glissante dudit signal. Une différence significative entre les deux valeurs est indicative de cliquetis. Il est alors possible d'agir afin de supprimer ce cliquetis indésirable, en diminuant l'avance à l'allumage ou encore en agissant sur le taux de compression. Une telle utilisation d'un accéléromètre présente l'inconvénient de nécessiter un capteur supplémentaire, venant s'ajouter aux nombreux capteurs déjà présents autour du moteur, avec les coûts associés. Un tel accéléromètre peut aussi tomber en panne au risque de perturber le contrôle moteur qui ne va plus pouvoir piloter le moteur de manière optimale. De plus, un tel capteur est délicat à positionner et à installer correctement. Une mauvaise disposition lors de la conception et/ou un mauvais montage lors de la fabrication peuvent rendre un accéléromètre inopérant. Afin de répondre à ces différents problèmes, l'invention se base sur la constatation d'une corrélation existant entre certaines caractéristiques du signal de position angulaire ou de vitesse angulaire de l'arbre de sortie moteur, ou vilebrequin, et du signal d'accélération du bloc moteur. L'invention propose des moyens pour utiliser pragmatiquement cette propriété de corrélation. Un premier objet de l'invention est un estimateur de signal d'accélération d'un bloc moteur à partir d'un signal de position angulaire ou de vitesse angulaire de l'arbre de sortie moteur, comprenant : un dérivateur apte à dériver deux fois le signal de vitesse angulaire ou trois fois le signal de position angulaire, afin d'obtenir un signal d'accélération angulaire dérivée, un moyen de filtrage applicable au signal d'accélération angulaire dérivée ne conservant que les composantes hautes fréquences dudit signal sous forme de fronts alternativement montants et descendants, un sommateur apte à construire un signal estimé d'un signal d'accélération en ajoutant pour chaque front montant, respectivement descendant, un signal élémentaire correspondant à la réponse à une impulsion positive, respectivement négative, d'un accéléromètre, déphasée afin de débuter à l'instant du front. Selon une caractéristique de l'invention le signal de position angulaire ou de vitesse angulaire est issu d'un capteur 60-2 dents déjà présent sur le moteur.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le moyen de filtrage est un filtre passe haut. Selon une caractéristique alternative, le moyen de filtrage est un opérateur réalisant deux seuillages à hystérésis. Selon une autre caractéristique de l'invention, le moyen de filtrage comprend encore un opérateur valeur absolue et/ou un opérateur de normalisation du signal. Un tel estimateur permet avantageusement de remplacer un accéléromètre 5 dans toutes ses applications. Selon une autre caractéristique de l'invention, il est possible de modéliser ledit signal sous la forme d'une équation différentielle de formule : n Sn = Intensité * AccelDérivée + 1Osc1Sn_; , où AccelDérivée est la valeur du signal issu du dérivateur, 10 Si est la valeur du signal estimé à l'échantillonnage i, Osc; est le coefficient d'ordre i de l'équation différentielle, Intensité est le coefficient d'amplification de l'excitation de l'équation différentielle, et n est l'ordre de l'équation différentielle. 15 Selon une autre caractéristique de l'invention, le moyen de modélisation se réinitialise et renouvelle les paramètres, Intensité et Osc,, de l'équation différentielle au passage de certains fronts de changement. Ces fronts de changement peuvent avantageusement être choisis tous les m fronts, m entier positif, ou en coïncidence avec un accident de remplissage. 20 L'invention concerne encore un indicateur de cliquetis comprenant un estimateur selon un des modes de réalisation précédents, un premier moyen de seuillage comparant la valeur moyenne du coefficient Intensité avec un premier seuil, déterminant une zone de combustion sans cliquetis lorsque ladite valeur moyenne du coefficient Intensité est inférieure audit premier seuil et une zone de 25 combustion avec cliquetis lorsque ladite valeur moyenne du coefficient Intensité est supérieure audit premier seuil. Selon une autre caractéristique ledit indicateur de cliquetis, peut comprendre encore un second moyen de seuillage comparant la valeur moyenne du coefficient Intensité avec un second seuil inférieur au premier seuil, déterminant une 30 zone de non combustion lorsque ladite valeur moyenne du coefficient Intensité est inférieure audit second seuil et une zone de combustion lorsque ladite valeur moyenne du coefficient Intensité est supérieure audit second seuil. L'invention concerne encore un indicateur de cliquetis comprenant : un estimateur selon un des modes de réalisation précédents, un moyen de 35 détermination de l'écart type d'au moins un coefficient Osc; de l'équation différentielle, un moyen de seuillage comparant ledit écart type avec un seuil, 4 déterminant une zone de combustion saris cliquetis lorsque ledit écart type est inférieur audit seuil et une zone de combustion avec cliquetis lorsque ledit écart type est supérieur audit seuil. L'invention concerne encore un indicateur de cliquetis du type comportant un 5 accéléromètre, où ledit accéléromètre est remplacé par un estimateur selon l'un des modes de réalisation précédents. L'invention concerne encore un indicateur de cliquetis comprenant : un dérivateur apte à dériver deux fois un signal de vitesse angulaire de l'arbre de sortie moteur ou trois fois un signal de position angulaire de l'arbre de sortie moteur, afin 10 d'obtenir un signal d'accélération angulaire dérivée, un moyen de filtrage applicable au signal d'accélération angulaire dérivée ne conservant que les composantes hautes fréquences dudit signal sous forme de fronts alternativement montants et descendants, un moyen de détermination de l'écart type de la grandeur distance entre deux fronts successifs, ledit écart type étant d'autant plus petit que le cliquetis 15 est fort. L'invention concerne encore un indicateur de mauvais positionnement d'un accéléromètre de bloc moteur comprenant : un moyen de modélisation du signal issu de l'accéléromètre par une équation différentielle de la forme : Sn = Intensité * AccelDérivée + 10w, Sn_, , où 20 AccelDérivée est la valeur d'un signal obtenu par dérivation double d'un signal de vitesse angulaire ou par dérivation triple d'un signal de position angulaire, Si est la valeur du signal estimé à l'échantillonnage i, Osc; est le coefficient d'ordre i de l'équation différentielle, Intensité est le coefficient d'amplification de l'excitation de l'équation 25 différentielle, et n est l'ordre de l'équation différentielle, un moyen d'analyse de la distribution statistique d'au moins un coefficient Osc; de l'équation différentielle, apte à déterminer que le capteur est mal posé lorsque l'une au moins desdites distributions statistiques ne suit pas sensiblement une loi 30 normale. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description détaillée donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins sur lesquels : - la figure 1 et un schéma de principe de l'estimateur, 35 - la figure 2 est le graphe d'une réponse impulsionnelle positive à t = 0, - la figure 3 est le graphe d'une réponse impulsionnelle négative à t = 0, la figure 4 est le graphe d'une réponse impulsionnelle positive à t = t1, la figure 5 détaille le dernier module de l'estimateur, les figures 6, 7 et 8 présentent trois graphes comparés de l'accélération estimée et de l'accélération mesurée, 5 la figure 9 présente la distribution statistique du paramètre Intensité, les figures 10, 11 et 12 présentent la distribution statistique respectivement des paramètres Osc2, Osc3 et Osc4, la figure 13 présente la distribution statistique du paramètre durée angulaire, les figures 14, 15, 16 et 17 présentent la distribution statistique respectivement des paramètres Osc,, Osc2, Osc3 et Osc4 pour un accéléromètre mal posé. L'invention se base sur la découverte surprenante d'une relation entre les composantes hautes fréquences de l'accélération telle que mesurable par un accéléromètre solidaire d'un bloc moteur d'un moteur à combustion interne et les hautes fréquences de l'accélération angulaire telle que mesurable sur l'arbre de sortie dudit moteur. Il est ainsi possible de réaliser un estimateur de signal d'accélération, capable de synthétiser le signal que mesurerait un accéléromètre disposé sur le bloc moteur, à partir d'un signal de position angulaire ou de vitesse angulaire de l'arbre de sortie dudit moteur. La figure 1 illustre le schéma de principe de fonctionnement d'un tel estimateur. A partir d'un signal angulaire cle position 8, 2, ou de vitesse w, 1, issu d'un capteur de mesure angulaire disposé sur l'arbre moteur, est déterminé, par un opérateur de dérivation ou dérivateur 3, 4, un signal dérivé de l'accélération angulaire, AccelDérivée, 5. Si le capteur fournit une vitesse angulaire w, le dérivateur 3 est un opérateur dérivant deux fois ledit signal. Si le capteur fournit une position angulaire 8, le dérivateur 4 est un opérateur dérivant trois fois ledit signal. Le signal dérivé de l'accélération angulaire ainsi obtenu, AccelDérivée, 5 est ensuite filtré par un moyen de filtrage 6 dont la fonction est de ne conserver que les composantes hautes fréquences dudit signal 5 sous forme d'un signal 7 de type "créneau" composé de fronts alternativement montants et descendants. Un sommateur 8 synthétise le signal estimé y, 9, d'accélération. Cette opération de synthèse est détaillée en référence à la figure 5. Sur cette figure 5 est représenté un détail du signal de type "créneau" 7. Ce signal 7 comprend une successions de fronts alternativement montants 10 à 12 et descendants 13 à 15. Hypothèse est faite que l'accélération du bloc moteur résulte d'une succession de chocs élémentaires se produisant aux instants desdits fronts 10 à 15. En se basant sur cette hypothèse, l'estimateur synthétise un signal d'accélération 9 en considérant qu'il se produit un choc élémentaire positif à l'instant de chaque front montant 10 à 12 et un choc élémentaire négatif à l'instant de chaque front descendant 13 à 15. Ces chocs élémentaires sont figurés pas des impulsions modélisées par des fonctions de Dirac, respectivement positives ou négatives.

Un accéléromètre est modélisé, de manière classique, par une masse sismique mobile M placée entre deux ressorts identiques et antagonistes de raideur C. La masse M est encore soumise à une force de frottement visqueux de coefficient F. L'ensemble est contenu dans un boîtier à l'intérieur duquel un capteur mesure le déplacement de la masse M. L'accéléromètre est un système du second ordre de fonction de transfert : K H(p) = ~ \Z'avec K=C, w"=M, 2N/CM 1+2 p+ p w" \.

La réponse impulsionnelle d'un tel système est une sinusoïde amortie de formule :

h(t)= Kw" e-w^`.sin(w".J1û'.t) dont la courbe est représentée à la figure 2. La figure 2 représente une impulsion positive à t = 0, la figure 3 représente une impulsion négative à t = 0, tandis que la figure 4 représente une impulsion 20 positive, décalée à l'instant t = t1.

Le signal synthétisé 9, tel qu'il serait vu par un accéléromètre, est alors obtenu/construit par le sommateur 8 en ajoutant pour chaque front montant 10 à 12 du signal créneau 7, respectivement descendant 13 à 15, correspondant à un choc situé à l'instant t = ti, une réponse impulsionnelle élémentaire correspondante,

25 décalée afin que son début corresponde à l'instant t = ti du front 10 à 15. En se référant à la figure 5, en considérant que le front montant 10 est situé à t = 0, une réponse impulsionnelle positive à t = 0 16 est ajoutée au signal synthétisé 9. Ensuite, pour le front descendant 13 suivant, situé à t = ti, une réponse impulsionnelle négative à t = t1 17 est ajoutée au signal synthétisé 9. Le

30 sommateur 8 poursuit ainsi, ajoutant la réponse impulsionnelle correspondante, décalé/déphasée afin de débuter à l'instant du front.

En se référant aux figures 6, 7 ou 8, le signal ainsi synthétisé 9 est, à des fins de vérification, comparé avec un signal mesuré par un accéléromètre, pour différents régimes de fonctionnement. Cette comparaison fait apparaître une corrélation entre le signal synthétisé 20 et le signal mesuré 21 variant entre 0,79 et 0,86, ce qui est tout à fait probant pour la validité des hypothèses et acceptable pour les applications envisagées. Sur les figures 6, 7 ou 8 est encore figuré le signal créneau 7, 22, en regard, avec la même échelle de temps. Le signal de position angulaire 8, 2, ou de vitesse angulaire w, 1, est mesuré sur l'un des arbres de sortie du moteur : vilebrequin, arbre à cames. Il est mesuré par un capteur dédié ou par un capteur déjà existant. Un mode de réalisation avantageux consiste à réutiliser un capteur 60 - 2 dents ou équivalent employé pour déterminer le régime moteur ou la position vilebrequin. Un capteur mesurant la position de l'arbre à cames, peut aussi être utilisé. Il est alors possible, le cas échéant, de profiter des traitements de mise en forme du signal déjà effectués par le calculateur, pour d'autres fonctions. Sur les figures 6, 7 ou 8 est encore figuré le signal dent 23, en regard, avec la même échelle de temps, directement issu d'un capteur 60 - 2 dents. Le moyen de filtrage 6 appliqué au signal dérivé de l'accélération angulaire AccelDérivée, 5, a pour fonction de ne conserver que les oscillations haute fréquence. Selon un mode de réalisation le moyen de filtrage 6 est un filtre passe haut.

Cependant un filtre passe haut est un composant coûteux. Une alternative avantageuse consiste à employer un opérateur réalisant deux seuillages à hystérésis, afin de ne conserver que les oscillations présentant une pente (montante ou descendante) suffisamment importante, selon la technique, bien connue de l'homme du métier, du seuillage à hystérésis.

Afin de simplifier les calculs ultérieurs, le moyen de filtrage 6 applique encore avantageusement un opérateur de valeur absolue au signal ainsi filtré et/ou un opérateur de normalisation du signal. Le signal AccélDérivée, 5 est ainsi filtré pour obtenir un signal créneau 7, entre -a/2 et a/2 ou encore entre 0 et a après valeur absolue, ou entre -1/2 et 1/2 ou 30 encore entre 0 et 1 après normalisation, par division par la valeur moyenne de l'amplitude du signal 5. Un tel opérateur de filtrage 6 cornportant seuillage à hystérésis, valeur absolue et normalisation est particulièrement adapté aux processeurs à virgule fixe des calculateurs classiquement embarqués sur véhicule, de nos jours. 35 Un tel estimateur d'accélération peut être avantageusement utilisé pour remplacer un accéléromètre spécifique pour toute application nécessitant un accéléromètre. 8 Un indicateur de cliquetis classique, du type comportant un accéléromètre, utilisant toute méthode classique, peut ainsi être réalisé en remplaçant ledit accéléromètre par un tel estimateur. Ceci peut soit permettre de faire l'économie d'un accéléromètre, soit permettre la redondance d'un accéléromètre en cas de panne ou de mauvais positionnement dudit accéléromètre. Un autre objet de l'invention est de réaliser une modélisation du signal accéléromètre mesuré ou estimé 9, à des fins d'analyse. Un modèle proposé emploie une équation différentielle discrète récurrente de formule : Sn = Intensité * AccelDérivée + Osc, Sn_, AccelDérivée est la valeur du signal issu du dérivateur 3, 4, Si est la valeur du signal estimé 9 à l'échantillonnage i, Osc; est le coefficient d'ordre i de l'équation différentielle, Intensité est le coefficient d'amplification de l'excitation de l'équation différentielle, et n est l'ordre de l'équation différentielle.

Une modélisation à l'ordre 0 offre un résultat grossier permettant de traiter certaines applications. Une modélisation à l'ordre 2 présente une meilleure corrélation compte tenu de la nature du phénomène observé qui est idéalement d'ordre 2. Cependant, l'augmentation de l'ordre jusqu'à l'ordre 4 présente un résultat encore amélioré. Un ordre plus important est possible mais l'amélioration ainsi obtenue ne justifie pas l'augmentation de charge de calcul occasionnée. L'utilisation d'un ordre n = 4 s'avère à l'usage le meilleur compromis entre le temps de calcul et la précision, en fonction des performances des calculateurs embarqués sur véhicule actuellement disponibles. Les paramètres Intensité et Osc,, de ce modèle sont déterminés par identification du signal 9 synthétisé. Cette identification est typiquement réalisée par un solveur, utilisant par exemple la méthode, connue de l'homme du métier, du gradient réduit. II est considéré que les paramètres Intensité et Osc; restent constants entre deux fronts 10 à 15 successifs. Afin d'identifier ces paramètres, il est nécessaire de disposer de plusieurs points avec un nombre minimum de tels points afin d'assurer une bonne précision du solveur. A contrario le modèle est d'autant plus juste qu'il est réinitialisé, c'est-à-dire que les paramètres Intensité et Osc;, sont renouvelés et recalculés à partir de zéro, d'autant plus souvent que les caractéristiques du signal accélération évoluent. Afin de réaliser ce compromis, des fronts 10 à 15 particularisés du signal créneau 7, dits fronts de changement, sont déterminés, pour lesquels le modèle est réinitialisé. Deux approches sont utilisables pour déterminer ces fronts de 9 changements. Une première approche consiste à placer un front de changement, ou encore à réinitialiser, tous les m fronts, avec m entier positif. Un compromis est à trouver entre une valeur de m trop petite qui ne permettrait pas assez de points pour faire converger le modèle et une valeur de m trop grande qui ne permettrait pas de suivre l'évolution des paramètres. La valeur m = 5 s'est avérée à l'usage un bon compromis. Une seconde approche, plus cornportementale, consiste à utiliser les accidents de remplissage. Les accidents de remplissage, bien connus de l'homme du métier, sont les points de rupture (encore nommé break points en anglais) de la courbe, caractéristique du moteur, donnant le couple moteur en fonction du régime moteur. Un front de changement est avantageusement déterminé lorsque le moteur change de régime de fonctionnement et franchit un tel accident de remplissage. L'hypothèse peut être faite qu'entre deux fronts de changement, le modèle restant entre deux accidents de remplissage, ne change pas de régime de fonctionnement et que l'équation différentielle présente des paramètres constants. Il est ainsi possible de déterminer les paramètres Intensité et Osc; dans les différents régimes de fonctionnement du moteur. Une analyse du modèle, par exemple au moyen d'une analyse de la distribution statistique des différents paramètres offre des informations utiles. Un mode d'analyse préférentiel découpe le cycle moteur en trois zones disjointes : une zone de non combustion ou hors combustion, une zone de combustion sans cliquetis et une zone de combustion avec cliquetis (ou zone de cliquetis), et étudie les distributions statistiques d'un paramètre pour chacune de ces trois zones.

Sur les figures 9 à 17, sont figurées la distribution dans la zone hors combustion 24, la distribution dans la zone de combustion sans cliquetis 25, et la distribution dans la zone de combustion avec cliquetis 26. La figure 9 présente la distribution du facteur Intensité selon les trois zones. Il apparaît que le paramètre Intensité, qui caractérise l'amplification de l'excitation de l'équation différentielle, est en valeur moyenne plus faible hors combustion, plus important en combustion et beaucoup plus important en combustion avec cliquetis. Un seuillage sur ce paramètre avec deux seuils adaptés, par exemple empiriquement, permet donc de déterminer dans quelle zone de fonctionnement se trouve le moteur.

Il est ainsi possible de réaliser un indicateur de zone de fonctionnement qui est également un indicateur de cliquetis comprenant un estimateur selon l'un des modes de réalisation précédents comprenant un moyen de modélisation déterminant au moins le paramètre Intensité, un premier moyen de seuillage comparant la valeur du coefficient Intensité avec un premier seuil, déterminant une zone de combustion sans cliquetis lorsque ladite valeur du coefficient Intensité est inférieure audit premier seuil et une zone de combustion avec cliquetis lorsque ladite valeur du coefficient Intensité est supérieure audit premier seuil. Cet indicateur de cliquetis, peut encore comprendre un second moyen de seuillage comparant la valeur du coefficient Intensité avec un second seuil, inférieur au premier seuil, déterminant une zone de non combustion lorsque ladite valeur du coefficient Intensité est inférieure audit second seuil et une zone de combustion lorsque ladite valeur du coefficient Intensité est supérieure audit second seuil. Les figures 10, 11 et 12 présentent les distributions respectives des paramètres Osc2, Osc3 et Osc4 selon les trois zones. Il apparaît que ces paramètres ne distinguent pas la zone de non combustion de la zone de combustion sans cliquetis. Cependant un écart type beaucoup plus important est observable avec du cliquetis. L'analyse du modèle permet donc de réaliser un autre indicateur de cliquetis. II est possible de construire un indicateur de cliquetis comprenant un estimateur selon l'un des modes de réalisation précédents, un moyen de détermination de l'écart type d'au moins un coefficient Osc; de l'équation différentielle, un moyen de seuillage comparant ledit écart type avec un seuil, déterminant une zone de combustion sans cliquetis lorsque ledit écart type est inférieur audit seuil et une zone de combustion avec cliquetis lorsque ledit écart type est supérieur audit seuil. Un autre facteur peut encore être analysé : la distribution statistique de la différence d'angle entre deux excitations in-pulsionnelles, soit entre deux fronts 10 à 15 du signal créneau 7. Il apparaît que son écart type est d'autant plus petit que le cliquetis est présent et important. Cette constatation permet de réaliser un indicateur de cliquetis alternatif. Un tel indicateur de cliquetis comprend un dérivateur 3, 4 apte à dériver deux fois un signal de vitesse angulaire 1 de l'arbre de sortie moteur ou trois fois un signal de position angulaire 2 de l'arbre de sortie moteur, afin d'obtenir un signal d'accélération angulaire dérivée 5, un moyen de filtrage 6 applicable au signal d'accélération angulaire dérivée 5 ne conservant que les composantes hautes fréquences dudit signal sous forme de fronts alternativement montants et descendants, afin de produire un signal créneau 7 comportant une succession de fronts montants 10 à 12 et descendants 13 à 15. A partir de ce signal 7, un moyen détermine l'écart type de la grandeur distance entre deux fronts successifs 10 à 15. 11 En fonction dudit écart type, d'autant plus petit que le cliquetis est fort, il peut être déterminé un niveau de cliquetis. Alternativement, un seuillage permet de distinguer une zone avec cliquetis, d'une zone sans cliquetis. Comme précédemment décris pour l'estimateur d'accélération, le signal de position angulaire 2 ou de vitesse angulaire 1 est mesuré sur l'un des arbres de sortie du moteur. Il est mesuré par un capteur dédié ou avantageusement par un capteur déjà existant tel un capteur 60 - 2 dents ou équivalent. De même le moyen de filtrage 6 appliqué au signal dérivée de l'accélération angulaire AccelDérivée 5 peut être un filtre passe haut ou alternativement un opérateur réalisant deux seuillages à hystérésis. Le moyen de filtrage 6 peut appliquer avantageusement un opérateur de valeur absolue au signal ainsi filtré et/ou appliquer un opérateur de normalisation. Une autre application de la modélisation du signal d'accélération selon l'invention permet de valider un bon positionnement ou a contrario de détecter un 15 mauvais positionnement d'un accéléromètre sur un bloc moteur. Le capteur accélérométrique est vissé sur un bossage de plan vertical disposé sur la fonderie du bloc moteur. Un mauvais positionnement peut être dû à une mauvaise conception. Le bossage peut présenter une rigidité insuffisante. Une telle insuffisance de rigidité peut créer des ondulations ou des ruptures du signal de 20 l'accéléromètre, sans toutefois modifier le signal en valeur efficace vraie. Cependant ceci est préjudiciable, en ce qu'il fait apparaître des raies de fréquence supplémentaires, qui compliquent le filtrage, pouvant aller jusqu'à indiquer un cliquetis non présent. Le capteur peut encore être mal localisé. Ainsi un accéléromètre positionné 25 trop près de la culasse va mesurer de manière trop amplifiée un bruit de basculement de soupapes. Ce bruit de basculement est, malheureusement, permanent dans la zone de combustion, où est observé le cliquetis, et constitue un bruit parasite qui diminue le rapport signal avec cliquetis sur signal sans cliquetis. A contrario, un accéléromètre positionné trop près du bas carter, va mesurer 30 un bruit appelé cognement de bielle, constituant un bruit parasite, qui diminue le rapport signal avec cliquetis sur signal sans cliquetis. Le mauvais positionnement peut encore être dû à un mauvais montage. Enfin la qualité de ce positionnement peut évoluer dans le temps suite à un démontage, un dévissage par vibration ou un choc sur le capteur. 35 Un indicateur de mauvais positionnement repose sur la constatation que les distributions statistiques des coefficients Osc; obtenues par la modélisation selon l'invention obéissent toutes à des lois normales ou gaussiennes.

Le principe d'un indicateur de mauvais positionnement consiste alors, pour un signal accélération mesuré par un accéléromètre dont on souhaite tester le positionnement, à identifier les paramètres Osc; du modèle et à étudier leur distribution statistique en référence à une loi normale. On note que le modèle utilisé ici est le même que dans les modes de réalisation précédents. Cependant, dans les modes de réalisation précédents le modèle était déterminé à l'aide d'un signal accélération estimé 9. Pour un indicateur de mauvais positionnement, le modèle est déterminé directement à partir du signal accélération mesuré par l'accéléromètre que l'on souhaite tester.

Un indicateur de mauvais positionnement d'un accéléromètre de bloc moteur comprend un moyen de modélisation du signal issu de l'accéléromètre par une équation différentielle de la forme : Sn = Intensité * AccelDérivée + Osc, Sn_, _1 ,où AccelDérivée est la valeur d'un signal obtenu par dérivation double d'un 15 signal de vitesse angulaire ou par dérivation triple d'un signal de position angulaire, Si est la valeur du signal estimé à l'échantillonnage i, Osc; est le coefficient d'ordre i de l'équation différentielle, Intensité est le coefficient d'amplification de l'excitation de l'équation différentielle, et 20 n est l'ordre de l'équation différentielle. Un indicateur de mauvais positionnement comprend encore un moyen d'analyse de la distribution statistique d'au moins un coefficient Osc; de l'équation différentielle, apte à déterminer que l'une au moins desdites distributions statistiques ne suit pas sensiblement une loi normale.

25 Dans le cas d'un accéléromètre mal posé les distributions des coefficients Osc; sont des distributions quasi équidistantes, semblables à des bruits blancs ou encore des distributions de type demi normale. Les figures 14 à17 représentent les distributions statistiques respectivement pour les paramètres Osc,, Osc2, Osc3 et Osc4, dans un exemple d'accéléromètre mal posé.

30 Comme dans les modes de réalisation précédents, le signal de position ou de vitesse angulaire est avantageusement issu d'un capteur déjà existant tel qu'un capteur 60 - 2 dents ou équivalent. Un modèle avec une équation différentielle à l'ordre n = 4 offre un bon compromis entre la précision du résultat et la charge de calcul.

35 Jusqu'à présent seul un oeil d'expert permettait d'analyser un signal issu d'un accéléromètre pour déterminer la bonne ou mauvaise qualité du positionnement et/ou du montage. L'indicateur de mauvais positionnement selon l'invention propose avantageusement un moyen objectif de détermination. De plus, cet indicateur est suffisamment simple pour pouvoir être mis en oeuvre sur un véhicule de manière embarquée, par exemple par un calculateur de contrôle moteur. Il permet ainsi de vérifier, tout au long de la durée de vie du véhicule, le bon positionnement de l'accéléromètre, afin de prévoir des stratégies de remplacement, par exemple par un estimateur selon l'invention, en cas de défaillance.

Claims (25)

REVENDICATIONS

1. Estimateur de signal d'accélération (9) d'un bloc moteur à partir d'un signal de position angulaire (2) ou de vitesse angulaire (1) de l'arbre de sortie moteur, caractérisé en ce qu'il comprend : un dérivateur (3, 4) apte à dériver deux fois le signal de vitesse angulaire (1) ou trois fois le signal de position angulaire (2), afin d'obtenir un signal d'accélération angulaire dérivée (5), un moyen de filtrage (6) applicable au signal d'accélération angulaire dérivée (5) ne conservant que les composantes hautes fréquences dudit signal (5) sous forme d'un signal créneau (7) composé de fronts (10-15) alternativement montants et descendants, un sommateur (8) apte à construire un signal estimé (9) d'un signal d'accélération en ajoutant pour chaque front montant: (10-12), respectivement descendant (13-15), un signal élémentaire correspondant à la réponse à une impulsion positive (16), respectivement négative (17), d'un accéléromètre, déphasée afin de débuter à l'instant du front (10-15).

2. Estimateur selon la revendication 1, où le signal de position angulaire (2) ou de vitesse angulaire (1) est issu d'un capteur 60-2 dents déjà présent sur le moteur.

3. Estimateur selon la revendication 1 ou 2, où le moyen de filtrage (6) est un filtre passe haut.

4. Estimateur selon la revendication 1 ou 2, où le moyen de filtrage (6) est un opérateur réalisant deux seuillages à hystérésis.

5. Estimateur selon la revendication 4, où le moyen de filtrage (6) comprend encore un opérateur valeur absolue.

6. Estimateur selon la revendication 4 ou 5, où le moyen de filtrage (6) comprend encore un opérateur de normalisation du signal.

7. Estimateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant encore un moyen de modélisation dudit signal estimé sous la forme d'une équation différentielle de formule : n Sn = Intensité * AccelDérivée + E Osc, Sn_; , où AccelDérivée est la valeur du signal (5) issu du dérivateur, Si est la valeur du signal estimé à l'échantillonnage i, Osc; est le coefficient d'ordre i de l'équation différentielle, Intensité est le coefficient d'amplification de l'excitation de l'équation différentielle, et n est l'ordre de l'équation différentielle. 35

8. Estimateur selon la revendication 7, où n = 4.

9. Estimateur selon la revendication 7 ou 8, où le moyen de modélisation se réinitialise et renouvelle les paramètres Intensité et Osc;, de l'équation différentielle au passage de certains fronts de changement.

10. Estimateur selon la revendication 9, où un front de changement est choisi tous les m fronts (10-15), m entier positif.

11. Estimateur selon la revendication 10, où m = 5.

12. Estimateur selon la revendication 9, où un front de changement est déterminé en coïncidence avec un accident de remplissage.

13. Indicateur de cliquetis caractérisé en ce qu'il comprend : un estimateur selon l'une quelconque des revendications 7 à 12, un premier moyen de seuillage comparant la valeur du coefficient Intensité avec un premier seuil, déterminant une zone de combustion sans cliquetis lorsque ladite valeur du coefficient Intensité est inférieure audit premier seuil et une zone de combustion avec cliquetis lorsque ladite valeur du coefficient Intensité est supérieure audit premier seuil.

14. Indicateur de cliquetis selon la revendication 13, comprenant encore un second moyen de seuillage comparant la valeur du coefficient Intensité avec un second seuil, inférieur au premier seuil, déterminant une zone de non combustion lorsque ladite valeur du coefficient Intensité est inférieure audit second seuil et une zone de combustion lorsque ladite valeur du coefficient Intensité est supérieure audit second seuil.

15. Indicateur de cliquetis caractérisé en ce qu'il comprend : un estimateur selon l'une quelconque des revendications 7 à 12, un moyen de détermination de l'écart type d'au moins un coefficient Osc; de l'équation différentielle, un moyen de seuillage comparant ledit écart type avec un seuil, déterminant une zone de combustion sans cliquetis lorsque ledit écart type est inférieur audit seuil et une zone de combustion avec cliquetis lorsque ledit écart type est supérieur audit seuil.

16. Indicateur de cliquetis du type comportant un accéléromètre, caractérisé en ce que ledit accéléromètre est remplacé par un estimateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 12.

17. Indicateur de cliquetis caractérisé en ce qu'il comprend : un dérivateur (3, 4) apte à dériver deux fois un signal de vitesse angulaire (1) de l'arbre de sortie moteur ou trois fois un signal de position angulaire (2) de l'arbre de sortie moteur, afin d'obtenir un signal d'accélération angulaire dérivée (5), 16 un moyen de filtrage (6) applicable au signal d'accélération angulaire dérivée (5) ne conservant que les composantes hautes fréquences dudit signal (5) sous forme de fronts (10-15) alternativement montants et descendants, un moyen de détermination de l'écart type de la grandeur distance entre deux fronts (10-15) successifs, ledit écart type étant d'autant plus petit que le cliquetis est fort.

18. Indicateur de cliquetis selon la revendication 17, où le signal de position angulaire (2) ou de vitesse angulaire (1) est issu d'un capteur 60-2 dents déjà présent sur le moteur.

19. Indicateur de cliquetis selon la revendication 17 ou 18, où le moyen de filtrage (6) est un filtre passe haut.

20. Indicateur de cliquetis selon la revendication 17 ou 18, où le moyen de filtrage (6) est un opérateur réalisant deux seuillages à hystérésis.

21. Indicateur de cliquetis selon la revendication 20, où le moyen de filtrage (6) comprend encore un opérateur valeur absolue.

22. Indicateur de cliquetis selon la revendication 20 ou 21, où le moyen de filtrage (6) comprend encore un opérateur de normalisation du signal.

23. Indicateur de mauvais positionnement d'un accéléromètre de bloc moteur câractérisé en ce qu'il comprend : un moyen de modélisation du signal issu de l'accéléromètre par une équation différentielle de la forme : n Sn = Intensité * AccelDérivée + Osc; Sn_; , où AccelDérivée est la valeur d'un signal obtenu par dérivation double d'un signal de vitesse angulaire (1) ou par dérivation triple d'un signal de position angulaire (2), Si est la valeur du signal estimé à l'échantillonnage i, Osc; est le coefficient d'ordre i de l'équation différentielle, Intensité est le coefficient d'amplification de l'excitation de l'équation différentielle, et n est l'ordre de l'équation différentielle un moyen d'analyse de la distribution statistique d'au moins un coefficient Osc; de l'équation différentielle, apte à déterminer que le capteur est mal posé lorsque l'une au moins desdites distributions statistiques ne suit pas sensiblement une loi normale.

24. Indicateur de mauvais positionnement d'un accéléromètre selon la revendication 23, où le signal de position angulaire (2) ou de vitesse angulaire (1) est issu d'un capteur 60-2 dents déjà présent sur le moteur.

25. Indicateur de mauvais positionnement d'un accéléromètre selon la revendication 23 ou 24, où n = 4.