Brevet FR2680836A1 — publié le 19930305

PROCEDE ET DISPOSITIF DE SURVEILLANCE DE L'ECARTEMENT DES ELECTRODES D'UNE BOUGIE La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif de surveillance de l'écartement des électrodes d'au moins une bougie d'un moteur muni d'un système d'allumage électronique distribué, lequel comporte notamment une bobine, un circuit primaire et un circuit secondaire. La question de la détection du mauvais écartement des électrodes d'une bougie est bien connue dans l'industrie automobile sans toutefois qu'une réponse satisfaisante ait été trouvée. La demande de brevet français nO 82 21554 décrit un procédé d'évaluation de l'écartement des électrodes d'une bougie mais il ne peut être mis en oeuvre que moteur arrêté. Avec l'apparition de normes antipollution de plus en plus sévères et la généralisation de l'usage de pots d'échappements catalytiques, cette question devient de plus en plus cruciale car ces pièces sont coûteuses et, en même temps, fortement endommagées par une succession de ratés d'allumage dus par exemple à des bougies en mauvais état. La présente invention a pour but de détecter un défaut d'écartement des électrodes d'une bougie pour éviter les ratés d'allumage et ainsi pouvoir mettre en place une stratégie de surveillance du vieillissement des bougies. Selon la présente invention, un dispositif de surveillance de l'écartement des électrodes est particulièrement remarquable en ce que il comporte des moyens pour mesurer la durée "D" de chaque étincelle, pour mesurer la valeur de la tension primaire "U" pendant chaque étincelle et pour, au moins une classe de fonctionnement du moteur étant prédéfinie, comparer lesdites valeurs mesurées à des valeurs seuils D5 minimum/maximum et Us minimum/maximum spécifiques à la classe de fonctionnement en cours et en déduire d'une part que l'écartement desdites électrodes est trop grand si D Us maximum, d'autre part que l'écartement desdites électrodes est trop petit si D > Ds maximum et si U L'intérêt de la mise en oeuvre du dispositif conforme à l'invention résulte de la constatation de l'existence d'une bonne corrélation entre l'écartement des électrodes et les moyennes, d'une part, de durées d'étincelle instantanées, d'autre part, de "tensions plateau" instantanées du circuit primaire, ces deux moyennes étant calculées sur un nombre suffisant de cycles moteur de préférence à des valeurs cycle à cycle qui pourraient ne pas être significatives car trop dispersées. Cette corrélation a été constatée pour chaque classe de fonctionnement moteur, par exemple, coupure, accélération; toutefois la phase de décélération (pied levé) peut être sélectionnée si, pour des raisons de court et de simplicité de mise en oeuvre par exemple, la surveillance d'une seule classe est envisagée. Le suivi des deux moyennes ci-dessus mentionnées permet de détecter l'usure des bougies; de plus, l'étude des deux paramètres instantanés, durée et tension plateau, permet la détection en cycle à cycle des cas extrêmes, c'est-à-dire bougie en court-circuit ou câble haute tension débranché. Préférentiellement, lesdits moyens pour mesurer la durée D de chaque étincelle sont constitués de moyens pour mesurer le courant secondaire et pour déterminer le temps écoulé entre l'ordre d'étincelle et le moment où le courant secondaire devient inférieur à un seuil prédéterminé. Dans un mode préféré de réalisation de l'invention, une résistance supplémentaire est insérée dans la bobine du côté des bornes d'alimentation entre les enroulements primaire et secondaire pour permettre la mesure du courant primaire à partir de la mesure de la tension aux bornes de ladite résistance supplémentaire. Ainsi, la mise en oeuvre du dispositif de détection d'écartement des électrodes ne nécessite pas de moyens techniques trop compliqués qui seraient coûteux et donc prohibitifs. Etant donné que le courant secondaire a normalement des valeurs comprises entre 0 et 100 milliampères, ladite résistance supplémentaire pourra avoir une valeur de 50 Ohms d'où une tension à mesurer de l'ordre de 0 à 5 Volts ce qui est aisément réalisable techniquement. Similairement, une autre résistance supplémentaire peut être insérée dans le circuit primaire et, du fait que le courant primaire a des valeurs de l'ordre de 5 Ampères, cette autre résistance peut avoir une valeur de l'ordre de 0,05 Ohms. L'invention concerne également un procédé de surveillance de l'écartement des électrodes d'au moins une bougie d'un moteur muni d'un système d'allumage électronique distribué, lequel comporte notamment une bobine ayant un circuit primaire et un circuit secondaire dans lesquels circulent respectivement un courant primaire et un courant secondaire, lesquels varient pendant un certain temps à compter de l'ordre d'étincelle, caractérisé en ce qu'il comporte les opérations suivantes (el) mesurer la durée D de l'étincelle, (e2) mesurer la tension plateau U aux bornes du circuit primaire, (e3) déterminer la classe de fonctionnement en cours du moteur, (e4) comparer la durée D mesurée à deux valeurs Dsmin et Dsmax, de durée d'étincelle correspondant à la classe de fonctionnement en cours, (e5) comparer la tension plateau U mesurée à deux valeurs Usmin et Usmaxt de tension plateau correspondant à la classe de fonctionnement en cours, (e6) indiquer que l'écartement des électrodes de la bougie est trop grand si D Usmax, ou (e7) indiquer que l'écartement des électrodes de la bougie est trop petit si D > DsmaX et U La présente invention sera bien comprise au vu de la description d'un exemple de réalisation illustré par une figure unique qui représente le schéma électrique équivalent d'un dispositif conforme à l'invention. La figure unique montre le schéma électrique d'un dispositif conforme à l'invention. Une bougie BO, parmi quatre, est représentée connectée à un distributeur DI au moyen d'un câble haute tension dont la résistance équivalente RCA est représentée. Un des câbles est muni d'une pince de décodage cylindre DECOD pour indiquer à des moyens de calcul, ou calculateur CAL, par un signal De quelle est la bougie concernée par les mesures en cours. Le distributeur DI est connecté à l'enroulement secondaire SEC de la bobine par un câble haute tension dont la résistance équivalente RES est représentée. La résistance RES représentée est la résistance équivalente de l'enroulement secondaire de la bobine. L'enroulement secondaire de la bobine est relié à un circuit d'alimentation ou batterie de tension Vbat, ce qui revient à dire à l'enroulement primaire de la bobine compte-tenu de la technologie actuelle des bobines, au moyen d'une résistance complémentaire de mesure RM d'une valeur de 50 Ohms de telle sorte que, en mesurant la tension Uso aux bornes de cette résistance, on connait l'intensité Is du courant secondaire ; cette mesure ne présente pas de difficultés en utilisant, par exemple, un amplificateur et un convertisseur dont le signal de sortie sous forme numérique est appliqué au calculateur CAL. Le courant secondaire Is, mesuré aux bornes de la résistance RM, permet de calculer, dans le calculateur CAL par la tension Usot la durée D de l'étincelle, par exemple le temps écoulé entre l'ordre d'étincelle et le passage du courant secondaire Is au-dessous d'un seuil fixé. La bobine comporte un enroulement primaire PRI et sa résistance équivalente REI est représentée. Similairement à la mesure du secondaire, l'insertion d'une autre résistance RMI d'une valeur de 0,05 Ohm en série entre l'enroulement primaire et la batterie permet la mesure du courant primaire Ip (tension Upo). Cette mesure du courant primaire se fait aux bornes de la résistance RMI = 0,05 donné par la mesure de Upo à l'instant du début de charge de la bobine (courant 1o) La tension Up est mesurée directement aux bornes du primaire et permet le calcul d'une tension plateau U qui est définie comme étant la moyenne de la tension primaire Upo entre 25% et 75% de la durée D de l'étincelle. La tension de la batterie Vbat est appliquée à l'enroulement primaire PRI par l'intermédiaire d'un transistor de commutation TC comportant une résistance de charge RC. Pour un type de moteur donné, il est possible de définir plusieurs classes de fonctionnement et, pour chaque classe, définir des seuils minima et maxima de durée d'étincelle Ds, notées Dsmin et Dsmax et de tension plateau Us, notées Usmin et Usmax, en réalisant une "cartographie" du moteur au banc. Ces valeurs de D5 et Us sont enregistrées dans la mémoire du calculateur pour être utilisées lors du fonctionnement normal du moteur de ce type à titre de valeurs de comparaison. Ainsi, à chaque cycle d'allumage, lors du fonctionnement normal, les valeurs mesurées des courants secondaire Is et de la tension primaire Up permettent de calculer, dans le calculateur CAL, la durée D de l'étincelle et la tension plateau U qui sont comparées respectivement aux valeurs Dsmin, Dsmax et Usmin, Usmax correspondant à la même classe de fonctionnement. Alors (a) si D Usmax, un écartement trop grand des électrodes de la bougie concernée est diagnostiqué et le calculateur CAL fournit un signal ECg; (b) si D > Dsmax et si U des électrodes de la bougie concernée est diagnostiqué et le calculateur CAL fournit un signal ECp. Le calculateur CAL connait à chaque instant les caractéristiques de fonctionnement du moteur tels que - le régime moteur à partir du signal de commande fourni par le dispositif d'allumage appelé Module de Puissance Allumage, - la pression du collecteur d'admission, - l'avance moteur, - la pression dans le cylindre au moment de l'étincelle à partir, notamment, de la pression du collecteur d'admission et de l'avance moteur, et donc déterminer la classe de fonctionnement dans laquelle se situe le moteur à tout instant. Ce n'est que si cette classe de fonctionnement correspond à une classe définie ci-dessus que le calculateur CAL effectue les comparaisons de D et U à Dsmin, Dsmax, Usmin, Usmax. Plusieurs classes de fonctionnement différentes peuvent être prévues telles que la coupure, l'accélération, la décélération..., cependant le choix de cette dernière classe semble préférable car elle est plus simple à mettre en oeuvre. En effet, pendant la décélération, les conditions sont stables, notamment en ce qui concerne la pression du collecteur d'admission et l'avance moteur. Outre la détermination de l'écartement trop grand ou trop petit des électrodes de chaque bougie, le dispositif selon l'invention permet de déterminer le débranchement d'un câble haute tension de bougie et le court-circuit d'une bougie en effectuant les comparaisons suivantes (c) si D sera considéré comme débranché (signal DEB) (d) si D > D2 = 3 millisecondes, la bougie sera considérée en court-circuit. Pour détecter le court-circuit d'une bougie, l'invention propose également de mesurer le courant primaire 1o (tension UpO aux bornes de la résistance RMI au début de la charge de la bobine) et de comparer 1o à une valeur I1 = 0,3 ampère au-delà de laquelle la bougie sera considérée en court-circuit. Afin d'éviter des erreurs de diagnostic, l'invention propose de calculer la moyenne des valeurs de D et U sur plusieurs cycles moteur. La description qui vient d'être faite du dispositif selon l'invention permet de définir un procédé de surveillance de l'écartement des électrodes d'une bougie d'un moteur muni d'un système d'allumage électronique distribué qui comprend au moins les opérations suivantes (el) mesurer la durée D de l'étincelle, (e2) mesurer la tension plateau U aux bornes du circuit primaire, (e3) déterminer la classe de fonctionnement en cours du moteur, (e4) comparer la durée D à deux valeurs Dsmin et Dsmax de durée d'étincelle correspondant à la classe de fonctionnement en cours. (e5) comparer la tension plateau U à deux valeurs Usmin et Usmax de tension plateau correspondant à la classe de fonctionnement en cours, (e6) indiquer que l'écartement des électrodes de la bougie est trop grand si D Usmax, ou (e7) indiquer que l'écartement des électrodes de la bougie est trop petit si D > Dsmax et U REVENDICATIONS 1. Procédé de surveillance de l'écartement des électrodes d'au moins une bougie d'un moteur muni d'un système d'allumage électronique distribué, lequel comporte notamment une bobine ayant un circuit primaire (PRI) et un circuit secondaire (SEC) dans lesquels circulent respectivement un courant primaire Ip et un courant secondaire Is, lesquels varient pendant un certain temps à compter de l'ordre d'étincelle, caractériser en ce qu'il comporte les opérations suivantes (el) mesurer la durée D de l'étincelle, (e2) mesurer la tension plateau U aux bornes du circuit primaire, (e3) déterminer la classe de fonctionnement en cours du moteur, (e4) comparer la durée d'étincelle D mesurée à deux valeurs Dsmin et Dsmax de durée d'étincelle correspondant à la classe de fonctionnement en cours, (e5) comparer la tension plateau U mesurée à deux valeurs Usmin et Usmax de tension plateau correspondant à la classe de fonctionnement en cours, (e6) indiquer que l'écartement des électrodes de la bougie est trop grand si D Usmaxf ou (e7) indiquer que l'écartement des électrodes de la bougie est trop petit si D > Dsmax et U 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, les opérations suivantes (e8) comparer la durée D mesurée à une première valeur fixe D1, et (e9) indiquer que le câble haute tension de la bougie est débranché si D 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la durée D1 est environ de 0,6 millisecondes. 4. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, les opérations suivantes (e10) comparer la durée D mesurée à une deuxième fixe D2, et (ell) indiquer que les électrodes de la bougie sont en court-circuit si D > D2. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la durée D2 est environ de 3 millisecondes. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, les opérations suivantes (e12) mesurer le courant primaire 1o au début de la charge de la bobine, (e13) comparer cette valeur 1o mesurée à une valeur fixe I1 et (e14) indiquer que les électrodes de la bougie sont en court-circuit si Io > Iî. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 6, caractérisé en ce que la durée D de l'étincelle est le temps écoulé entre l'ordre d'étincelle et le passage du courant secondaire au-dessous d'un seuil fixé. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 7, caractérisé en ce que la tension plateau U est la moyenne de la tension primaire entre 25% et 75% de la durée D de l'étincelle. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes I à 8, caractérisé en ce que la durée D de l'étincelle est la moyenne des valeurs sur plusieurs cycles moteur. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 9, caractérisé en ce que la tension plateau U est la moyenne des valeurs sur plusieurs cycles. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 10, caractérisé en ce que les couples de valeurs Dsmin, Dsmax et Usmin, Usmax pour chaque classe de fonctionnement considérée sont obtenues par des mesures statistiques de D et U au banc moteur et sont enregistrées dans une mémoire d'un calculateur (CAL), ledit calculateur (CAL) étant capable de déterminer la classe de fonctionnement en cours. 12. Dispositif de surveillance de l'écartement des électrodes d'au moins une bougie d'un moteur muni d'un système d'allumage électronique distribué lequel comporte notamment une bobine ayant un circuit primaire (PRI) et un circuit secondaire (SEC) dans lesquels circulent respectivement un courant primaire (Ip) et un courant secondaire (Is), lesquels courants varient pendant un certain temps à compter de l'ordre d'étincelle, caractérisé en ce qu'il comporte des premiers moyens (RM, CAL) pour mesurer la durée "D" de chaque étincelle, des deuxièmes moyens (RMI, CAL) pour mesurer la valeur de la tension primaire "U" pendant chaque étincelle et des troisièmes moyens (CAL) pour, au moins une classe de fonctionnement du moteur étant prédéfinie, comparer lesdites valeurs mesurées à des valeurs de seuils Dsmin, Dsmax et Usmin Usmax, spécifiques à la classe de fonctionnement en cours et en déduire, d'une part, que l'écartement desdites électrodes est trop grand si D Usmax, d'autre part, que l'écartement desdites électrodes est trop petit si D > Dsmax et si U 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que lesdits premiers moyens pour mesurer la durée D de chaque étincelle sont constitués de moyens (RM, CAL) pour mesurer le courant secondaire et pour déterminer le temps écoulé entre l'ordre d'étincelle et le moment où le courant secondaire devient inférieur à un seuil prédéterminé. 14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que lesdits moyens pour mesurer le courant secondaire sont constitués par une resistance supplémentaire (RM) insérée dans la bobine du côté des bornes d'alimentation entre les enroulements primaire et secondaire et dont on mesure la tension (use) aux bornes. 15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que ladite résistance supplémentaire a une valeur de sensiblement 50 Ohms pour faciliter ladite mesure compte-tenu de ce que ledit courant secondaire (Is) a normalement des valeurs comprises entre 0 et 100 milliampères. 16. Dispositif selon la revendication 12, 13, 14 ou 15, caractérisé en ce que ladite valeur mesurée de la tension primaire "U" à comparer auxdits seuils est considérée comme étant la moyenne des valeurs mesurées pendant la seule période de temps comprise entre 25% et 75% de la durée d'étincelle. 17. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes 12 à 16, caractérisé en ce que chaque dite classe de fonctionnement du moteur est spécifiée, et donc ultérieurement reconnue comme la classe en cours, par d'une part, le régime du moteur et, d'autre part, par la pression dans le cylindre au moment de 1' étincelle. 18. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que ladite pression dans le cylindre est évaluée à partir de la pression collecteur, de l'avance et des caractéristiques du moteur. 19. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes 12 à 18, caractérisé en ce qu'il est notamment mis en oeuvre pendant la classe de fonctionnement dite de décélération.