Brevet FR2554235A1 — publié le 19850503

La présente invention concerne un procédé de détection de cylindres fonctionnant avec combustion irrégulière dans un moteur à combustion interne à plusieurs cylindres monté élastiquement, notamment un moteur fonctionnant au ralenti dans un véhicule automo- bile. L'invention concerne également un disposi- tif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Dans des moteurs à essence modernes dans lesquels la vitesse de ralenti et le réglage de CO sont diminués pour des raisons de consommation et de gaz d'échappement et o le point d'allumage au ralenti est relativement avancé, il se produit souvent des flotte- ments au ralenti. Il s'agit là d'un phénomène se produi- sant sporadiquement et qu'on appelle un "raté de combus- tion". On ne peut généralement déterminer aucun défaut avec les appareils de contrôle utilisés classiquement en atelier. Du fait qu'une série de causes interviennent, qui amplifient les variations cycliques (étanchéité du cylindre ou des soupapes, distribution du mélange, jeu des soupapes, chevauchement des ouvertures de soupapes, écartement des électrodes de bougies, comportement d'in- jection des injecteurs, etc...), il est utile lors d'une recherche de défauts de connaître dans quel cylindre se produisent des ratés de combustion. Des rates d'allumage sont généralement localisés avec des appareils de contrôle de moteurs utilisés classiquement en atelier, par exemple des oscilloscopes, mais non cependant des ratés de combustion. Du fait que lors de rates de combustion il se produit de fortes augmentations de taux d'hydrocarbures dans les gaz d'échappement, il est possible de déterminer 2554Z35 les cylindres défectueux à l'aide d'un appareil de mesure de taux d'hydrocarbures en opérant dans des zones de mesure individuelles sur le collecteur d'échap- pement. Cette méthode est cependant compliquée pour sa mise en pratique en atelier car le moteur doit être équi- pé initialement de coudes de mesure. En outre les appareils de mesure de taux d'hydrocarbures sont rares et coûteux. L'invention a en conséquence pour but de créer un procédé qui permette d'une manière simple la détection de cylindres dans lesquels se produisent des ratés de combustion. L'invention a également pour but de crier un dispositif d'une fabrication peu coûteuse et d'une manipulation simple pour la mise en oeuvre de ce procédé. Ce problème est résolu selon l'invention de la façon suivante: 1) en ce qui concerne le procédé de détec- tion de cylindres fonctionnant avec combustion irrégu- lière dans un moteur à combustion interne à plusieurs cylindres monté élastiquement, notamment un moteur fonc- tionnant au ralenti, dans un véhicule automobile, l'ampli- tude d'un signal de vitesse d'oscillation, obtenu par filtrage à partir de la vitesse d'oscillation des oscil- lations du moteur engendrées autour de l'axe de rotation de ce dernier, se produisant pendant les processus de combustion se déroulant dans les cylindres et alternant à la fréquence de fonctionnement cyclique du moteur, une impulsion de synchronisation associée à une position angulaire déterminée de chaque cycle de travail du mo- teur, et l'amplitude d'un signal de course d'oscillation, associé à la course d'oscillation des oscillations du moteur se produisant autour de l'axe de rotation de ce dernier sont enregistrées en fonction du temps; pour celui ou chacun des cylindres, déterminé à partir de la position de l'impulsion de synchronisation, qui présente une combustion irrégulière est celui dont l'amplitude correspondante du signal de vitesse d'oscillation est sensiblement inférieure aux amplitudes associées aux autres cylindres et dont plusieurs des amplitudes ul- térieures du signal de course d'oscillation sont sensi- blement plus grandes que les amplitudes engendrées en combustion normale. 2) En ce qui concerne le dispositif, il est prévu un capteur de vitesse placé sur le bloc-cylindres du moteur à combustion interne et dont le signal de sortie est transmis par l'intermédiaire d'un filtre à bande passante accordé sur la fréquence de fonctionnement du moteur à combustion interne; un capteur de course est également disposé sur le bloc-cylindres; en outre, il est prévu un capteur d'impulsions de synchronisation et un appareil d'enregistrement à plusieurs canaux compor- tant au moins deux canaux, aux entrées duquel sont reliées au moins la sortie du filtre à bande et la sortie du capteur de course tandis que la sortie du capteur d'impul- sions de synchronisation est reliée à l'entrée d'un autre canal ou bien à l'entrée d'un organe de sommation qui est intercalé par l'intermédiaire de sa seconde entrée et de sa sortie dans le conducteur d'entrée du premier ou du second canal. Par une mesure des oscillations du moteur par exemple sur la culasse du moteur perpendiculairement à son axe de rotation, qui est considéré comme orienté dans le sens de marche, et par un traitement approprié des signaux, il est possible d'effectuer une comparaison de puissance d'un cylindre qui permet également de détecter différents ratés de combustion. Evidemment ce procédé est appliqué lorsqu'on n'a pas pu détecter de rates d'allumage malgré l'existence d'un flottement au ralenti. Sous l'effet de la pression produite par la combustion dans le cycle de travail, le vilebrequin du moteur est accéléré dans le sens de rotation tandis que le carter de vilebrequin est accéléré en sens inverse. Le frottement, la pression engendrée pendant le temps de compression, etc..., ralentissent par contre la rota- tion du vilebrequin et accélèrent le carter de vilebre- quin dans le sens de rotation. Lorsque la vitesse maximale d'oscillation est atteinte, on obtient la condition d'équilibre entre l'accélération et le ralentissement du carter de vilebrequin. Par l'expression "carter de vilebrequin", on entend à cet égard tous les composants reliés au bloccylindres proprement dit, comme la culasse, le système d'admission, etc... . La position de l'axe de rotation est déterminée par la suspension élastique du moteur et elle est soumise à des variations dynamiques. Du fait que les moments de ralentissement ne sont soumis qu'à de faibles variations cycliques, des variations de la vitesse maximale d'oscillation sont essentiellement imputables à des variations du processus de combustion. Du fait que les moteurs sont montés dans les véhicules au moyen d'une suspension élastique "sou- ple",la fréquence propre du mouvement de vibration du moteur est bien plus faible que la fréquence de fonc- tionnement (de travail) déterminée par la vitesse de rotation et le nombre de cylindres. Par exemple la fré- quence propre d'un moteur à six cylindres connu est de Hz tandis que la fréquence de travail s'élève à 37,5 Hz pour une vitesse de rotation de 750 t/min. Le carter de vilebrequin oscille ainsi, quand le moteur est en marche, à sa fréquence propre. Cette oscillation se superpose à une oscillation engen- drée par les processus de combustion se déroulant dans les cylindres et se produisant à la fréquence de travail supérieure. Dans le cas d'une combustion normale, cette oscillation superposée se produit avecdes amplitudes de vitesse de valeurs à peu près égales. Dans le cas d'une combustion mauvaise ou non produite, le carter de vilebrequin reçoit une impul- sion faible ou nulle, ce qui se traduit par une vitesse d'oscillation fortement réduite. Par suite d'un tel raté de combustion, le moteur flotte avec des écarts bien plus grands de part et d'autre de la position de repos jusqu'à ce que la condition d'équilibre dynamique soit à nouveau rétablie pour une combustion normale. Le procédé conforme à l'invention pour la détection de cylindres fonctionnant avec combustion irré- gulière consiste à enregistrer en fonction du temps la vitesse d'oscillation, se produisant à la fréquence de travail, du carter de vilebrequin au moyen d'une impul- sion de synchronisation, par exemple l'impulsion d'allu- mage du premier cylindre, pour l'identification des crêtes de vitesse engendrées par les différents cylindres fonctionnant dans la séquence d'allumage et, en parallèle à cela, la course d'oscillation du carter de vilebrequin se produisant à la fréquence propre. On détecte un ou chaque cylindre fonction- nant avec des ratés de combustion, avec cet enregistre- ment, en tant que cylindre dont l'amplitude correspon- dante de vitesse d'oscillation est bien plus faible que celle des autres cylindres et lorsque les amplitudes de course d'oscillation succédant, dans le temps, à ces ratés de combustion sont sensiblement plus grandes que les amplitudes se produisant lors d'une combustion nor- male. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexes dans lesquels: - la figure 1 montre la structure schéma- tique d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention, et - la figure 2 montre les courbes enregis- trées à l'aide du dispositif. La structure schématique d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention est représentée sur la figure 1. Un capteur d'accélération 1 à fixer sur un bloc-moteur non représenté, est relié par l'intermé- diaire d'un amplificateur d'adaptation 7 à l'entrée de l'intégrateur 2. Il est prévu à la suite de l'intégra- teur 2 un filtre à bande passante 3, dont la sortie est reliée par l'intermédiaire d'un autre amplificateur d'adaptation 7 à l'entrée 4a du premier canal d'un enre- gistreur graphique à trois canaux 4. La sortie du premier intégrateur est en outre reliée à l'entrée d'un second intégrateur 5 dont la sortie est reliée, également par l'intermédiaire d'un amplificateur d'adaptation 7, à l'entrée 4c du second canal de l'enregistreur graphique à trois canaux. Comme capteur d'impulsions de synchro- nisation, on utilise par exemple un capteur de tension d'allumage 6 du type inductif ou capacitif qui est placé autour du câble d'allumage aboutissant à la bougie du premier cylindre intervenant dans la séquence d'allumage de chaque cycle de travail, la sortie de ce capteur étant également reliée par l'intermédiaire d'un amplificateur d'adaptation 7 à l'entrée 4b du pre- mier canal de l'enregistreur graphique à trois canaux. Le capteur d'accélération 1 fixé sur la culasse produit lorsque le moteur tourne au ralenti des signaux qui sont appliqués par l'intermédiaire de l'amplificateur d'adaptation 7 à l'entrée de l'intégra- teur 2 et qui définissent l'accélération du carter de vilebrequin qui oscille par rapport à sa position de repos. A partir de ce signal d'accélération, un signal de vitesse est produit par intégration dans l'intégra- teur 2. Ce signal correspond à l'oscillation totale du carter de vilebrequin, c'est-à-dire les oscillations se produisant à la fréquence propre et auxquelles sont superposées les oscillations se produisant à la fréquence de travail supérieure. Pour la séparation des deux signaux d'oscil- lations, le signal de vitesse provenant de l'intégrateur 2 passe dans le filtre à bande passante 3 accordé sur la fréquence de travail et qui produit à sa sortie un signal correspondant à la vitesse des oscillations se produisant à la fréquence de travail, ce signal étant appliqué par l'intermédiaire d'un amplificateur d'adapta- tion 7 à la première entrée 4a de l'enregistreur graphique à trois canaux 4 et étant enregistré par celui-ci en fonction du temps dans un premier canal. Le signal de vitesse provenant du premier intégrateur 2 est intégré encore une fois dans un second intégrateur 5 de sorte qu'on obtient à sa sortie un signal associé à la course d'oscillation du carter de vilebrequin, qui est enregistré en fonction du temps dans le second canal de l'enregistreur graphique 4. Pour l'identification des crêtes de vitesse associées aux différents cylindres, l'impulsion fournie par le capteur de tension d'allumage 6 et correspondant à l'impulsion d'allumage du premier cylindre est enre- gistrée en fonction du temps dans le troisième canal. La crête de vitesse associée à ce cylindre et enregistrée dans le premier canal est décalée d'environ 120 par rapport à l'impulsion d'allumage ou bien par rapport à l'impulsion de synchronisation enregistrée dans le troi- sième canal de sorte qu'il est possible d'obtenir une correspondance bien définie. Les crêtes de vitesse enre- gistrées dans le cas d'un moteur à six cylindres dans le premier canal et se produisant entre deux impulsions de synchronisation enregistrées dans le troisième canal sont associées, en correspondance à la séquence d'allu- mage, aux cylindres 1, 5, 3, 6, 2 et 4. Les courbes de synchronisation temporelles enregistrées pour un cylindre dans le cas d'un moteur à six cylindres affecté par des rates d'allumage sont représentées pour les trois canaux sur la figure 2. En a, on a indiqué la courbe de vitesse qui est enregistrée pour des oscillations à la fréquence de travail, en b la courbe d'impulsions de synchronisation et en c la courbe de courses d'oscillation pour des oscillations à la fréquence propre. Les crêtes de vitesse associées aux diffé- rents cylindres ont été désignées par des chiffres placés dans des cercles et elles se répètent cycliquement. Pour les crêtes de vitesse désignées par 8 et 9 et associées au cylindre numéro 2, on obtient une amplitude bien plus faible qui résulte des ratés de combustion, la même considération s'appliquant également aux écarts de la courbe de courses d'oscillation qui ont été désignés par 10 et 11 et qui représentent le flotte- ment de ralenti proprement dit. A partir de ces courbes enregistrées, on peut ainsi déterminer d'une façon nette qu'il se produit des ratés de combustion dans le cylindre numéro 2. La solution avantageuse proposée, consistant à utiliser un capteur d'accélération et deux intégrateurs, peut également être remplacée par l'utilisation de cap- teurs séparés pour la vitesse d'oscillation et pour la course d'oscillation. Egalement l'impulsion de synchroni- sation, au lieu d'être produite en correspondance à une impulsion d'allumage, peut également être produite en fonction du mouvement d'une soupape d'admission ou d'une soupape d'échappement ou bien en fonction d'un processus d'injection de carburant, (par exemple dans des moteurs diesel). Il est également possible d'économiser un canal de l'enregistreur graphique en superposant l'impulsion de synchronisation au signal de vitesse d'oscillation ou au signal de course d'oscillation. Avec le dispositif décrit, on peut élargir de façon peu coûteuse le domaine d'applications d'appa- reils de contrôle de moteurs utilisés classiquement en atelier. On peut cependant également envisager un traite- ment numérique de données de manière aue les valeurs de cr&tes associées aux différents cylindres soient saisies, mémorisées et ensuite évaluées, auquel cas on peut prévoir un affichage direct de cylindres fonctionnant incorrectement. REVENDICATIONS 1. Procédé de détection de cylindres fonc- tionnant avec combustion irrégulière dans un moteur à combustion interne à plusieurs cylindres monté élastique- ment, notamment un moteur fonctionnant au ralenti dans un véhicule automobile, caractérisé en ce que l'amplitude d'un signal de vitesse d'oscillation (figure 2a), obtenu par filtrage à partir de la vitesse d'oscillation des oscillations du moteur engendrées autour de l'axe de rotation de ce dernier, se produisant pendant les processus de combustion se déroulant dans les cylindres et alternant à la fréquence de fonctionnement cyclique du moteur, une impulsion de synchronisation (figure 2b) associée à une position angu- laire déterminée de chaque cycle de travail du moteur, et l'amplitude d'un signal de course d'oscillation (fi- gure 2c), associé à la course d'oscillation des oscilla- tions du moteur se produisant autour de l'axe de rotation de ce dernier, sont enregistrées en fonction du temps et en ce que celui ou chacun des cylindres, déterminé à partir de la position de l'impulsion de synchronisation qui présente une combustion irrégulière est celui dont l'amplitude correspondante du signal de vitesse d'oscil- lation (figure 2a) est sensiblement inférieure aux ampli- tudes associées aux autres cylindres et dont plusieurs des amplitudes ultérieures du signal de course d'oscilla- tion (figure 2c) sont sensiblement plus grandes que les amplitudes engendrées en combustion normale. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'impulsion de synchronisation (figure 2b) correspond à l'impulsion d'allumage d'un cylindre déterminé. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'impulsion de synchronisation correspond au processus d'ouverture ou de fermeture d'une soupape d'admission ou d'échappement d'un cylindre déterminé. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'impulsion de synchronisation correspond au début ou à la fin du processus d'injection de carburant. 5. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu un capteur de vitesse (1, 2) placé sur le bloc- cylindres du moteur à combustion interne et dont le signal de sortie est transmis par l'intermédiaire d'un filtre à bande passante (3) accordé sur la fréquence de fonctionnement du moteur à combustion interne, en ce qu'il est prévu un capteur de course (1, 2, 5) également disposé sur le bloc-cylindres, et en ce qu'il est prévu un capteur d'impulsions de synchronisation (6) et un appareil d'en- registrement à plusieurs canaux (4) comportant au moins deux canaux, aux entrées (4a, 4c) duquel sont reliées au moins la sortie du filtre à bande (3) et la sortie du capteur de course tandis que la sortie du capteur d'im- pulsions de synchronisation (6) est reliée à l'entrée (4b) d'un autre canal ou bien à l'entrée d'un organe de somation qui est intercalé par l'intermédiaire de sa seconde entrée et de sa sortie dans le conducteur d'en- trée (4a, 4c) du premier ou du second canal. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le capteur de course est remplacé par un organe d'intégration (5) dont l'entrée est reliée à la sortie du capteur de vitesse. 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le capteur de vitesse est remplacé par un capteur d'accélération (1) avec un organe d'intégration (2) intercalé à la suite.