Brevet FR2680833A1 — publié le 19930305

PROCEDE ET DISPOSITIF DE DETECTION DE L'ENCRASSEMENT D'UNE BOUGIE La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif de détection de l'encrassement d'une bougie connectée à un système d'allumage par étincelle comportant une bobine, un circuit primaire et un circuit secondaire. La question de la détection de l'encrassement de bougie est bien connue dans l'industrie automobile sans toutefois qu'une réponse satisfaisante ait été trouvée. 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 encrassées car le mélange air/essence ne brûle pas ou brûle mal. La présente invention a pour but de détecter ltétat encrassé d'une bougie pour éviter les ratés d'allumage et ainsi pouvoir mettre en place des stratégies de désencrassement. L'invention concerne un procédé de détection de l'encrassement d'au moins une bougie connectée à un système d'allumage par étincelle comportant une bobine à un circuit primaire (PRI) et un circuit secondaire (SEC) dans lesquels circulent respectivement un courant primaire et un courant secondaire (Is), caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes - effectuer, pendant un intervalle de temps caractéristique qui suit un ordre d'étincelle (OE), une pluralité de mesures simultanées du courant secondaire (Is) et de la tension secondaire (Us), - calculer la pente (P) de la courbe Us = f(Is), et - élaborer un signal d'encrassement (Enc) lorsque la pente de ladite courbe est positive ou nulle. Dans le cas où la pente est négative, on en déduit que la bougie n'est pas encrassée, et que le mélange air/essence brûle convenablement. Cet intervalle de temps caractéristique est compris, de préférence, entre les instants 0,2 et 0,8 milliseconde qui suivent cet ordre d'étincelle (OE). Selon la présente invention, un dispositif de détection de 11 encrassement d'une bougie est particulièrement remarquable en ce qu'il est pourvu de moyens pour effectuer plusieurs mesures instantanées du courant secondaire (Is) et plusieurs mesures respectivement simultanées de la tension secondaire (Us) pendant un intervalle de temps caractéristique compris entre sensiblement les instants 0,2 et 0,8 milliseconde qui suivent l'ordre d'étincelle, lesdites mesures étant traitées par des moyens de calcul pour fournir une évaluation de la pente de la courbe Us = f(Is) pendant ledit intervalle de temps caractéristique, puis pour en déduire que ladite bougie est encrassée lorsque ladite pente est positive ou nulle. 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'allure de la caractéristique tension-courant de la bougie avec son état d'encrassement. Une régression calculée sur la fonction Us = f(Is) à partir des mesures effectuées permet d'obtenir la résistance dynamique équivalente de la bougie et de contrôler la stabilité de cette résistance dynamique. On constate en effet que, en fonctionnement normal, la résistance dynamique est négative ; par contre, dès que la résistance dynamique devient positive, on peut en déduire que la bougie est encrassée. La mesure de la tension secondaire peut s'effectuer selon de multiples manières classiques mais, d'un point de vue pratique et économique, il est avantageux de calculer la tension secondaire à partir de la mesure de la tension primaire et du courant secondaire, compte-tenu des caractéristiques de la bobine. 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 secondaire à partir de la mesure de la tension aux bornes de ladite résistance supplémentaire. Ainsi la mise en oeuvre du dispositif de détection d'encrassement 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. Cette facilité de réalisation permet d'obtenir un grand nombre de mesures, par exemple 40, pendant ledit intervalle de temps caractéristique et donc d'en déduire une valeur fiable de la pente de la courbe Us = f(Is) avec des calculs classiques, par exemple droite des moindres carrés. La présente invention sera bien comprise au vu de la description d'un exemple de réalisation illustré par des dessins dans lesquels - la figure 1 représente les caractéristiques Us = f(t) et Us = f(Is) constatées pour les trois cas suivants : bougie normale, encrassée, très encrassée, et - la figure 2 représente le schéma électrique équivalent d'un dispositif conforme à l'invention. La courbe Us = f(t) de la figure 1 montre l'évolution de la tension secondaire "Us" pendant les 2,5 millisecondes qui suivent un ordre d'étincelle "OE" pour une bougie normale. La tension Us prend très vite une valeur de l'ordre d'un kilovolt laquelle est sensiblement conservée pendant 2,5 millisecondes avant de s'amortir rapidement et de devenir nulle. Entre les instants 0,2 et 0,8 milliseconde qui suivent l'ordre d'étincelle, il est . particulièrement intéressant d'observer l'allure de la courbe Us = f(Is), laquelle est en fait un nuage de points représentatifs de plusieurs mesures, par exemple 40. Ledit nuage a une forme allongée s'inclinant vers la droite de la figure de telle sorte que l'on peut calculer la valeur de la pente de la droite des moindres carrés et la valeur du coefficient de corrélation ; dans le cas d'une bougie normale, la pente est négative et la corrélation n'est pas nulle. Pour une bougie encrassée, les deux courbes similaires de la figure lb montrent que la tension Us est moins stable dans le temps avec une valeur initiale de l'ordre de deux kilovolts. La représentation des points mesurés Us = f(Is) montre encore un nuage de points - la corrélation n'est pas nulle - qui est maintenant incliné vers la gauche donc avec une pente positive. Similairement les deux courbes de la figure lc montrent le cas d'une bougie fortement encrassée avec une tension initiale de 3 kilovolts et des points de mesure pratiquement alignés c'est-à-dire que le coefficient de corrélation est pratiquement égal à zéro. I1 résulte de ces observations que l'état d'encrassement d'une bougie peut être déduit des mesures simultanées des valeurs de Us et de Is dans les instants qui suivent l'ordre d'étincelle. L'intervalle de 0,2 à 0,8 milliseconde est préférentiellement choisi pour tenir compte des cas extrêmes où la bougie est soit en court-circuit, soit débranchée car, dans ce dernier cas, la tension secondaire devient rapidement nulle par exemple au bout de 0,8 milliseconde. La mise en oeuvre de la détection proprement dite ne soulève pas de difficultés majeures compte-tenu de la vitesse des moyens de mesure et de calculs actuels; en effet, pour un moteur de 4 cylindres tournant à 3.000 tours par minute, il y a un ordre d'étincelle toutes les 10 millisecondes et pour effectuer 40 mesures dans l'intervalle de temps 0,2/0,8 milliseconde, il suffit d'un appareillage capable d'effectuer une mesure toutes les 15 microsecondes. La figure 2 montre le schéma électrique d'un dispositif conforme à l'invention. Une bougie BO, parmi quatre, est représentée comme étant 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, par un signal De au calculateur CAL, quelle est la bougie concernée par les mesures en cours. Le distributeur DI est connecté au secondaire SEC de la bobine avec un câble haute tension dont la résistance équivalente REC est représentée. La résistance RES représentée est la résistance équivalente de l'enroulement du secondaire de la bobine. L'enroulement secondaire de la bobine est relié à l'alimentation, ce qui revient à dire au 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 connaît l'intensité Is du courant secondaire ; cette mesure ne présente pas de difficulté en utilisant, par exemple, un amplificateur et un convertisseur dont le signal de sortie sous forme numérique est transmis aux moyens de calcul. La bobine comporte un enroulement primaire PRI et sa résistance équivalente REI est représentée. La mesure de la tension primaire Up, par exemple avec des moyens similaires à ceux utilisés pour Uso, permet de calculer la tension secondaire Us puisque les caractéristiques de la bobine et le courant secondaire sont connus. 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. Les signaux Uso, Up et De sont appliqués au calculateur CAL pour être traités de manière à déterminer la pente de la courbe Us = f(Is) et fournit un signal d'encrassement Enc lorsque la pente est positive ou nulle. La bougie concernée est indiquée par un second signal Be. Les deux signaux Enc et Be peuvent être utilisés pour afficher dans un dispositif de visualisation AF, la ou les bougie(s) encrassée(s). La description qui vient d'être faite du dispositif selon l'invention, fait apparaître un procédé de détection de l'encrassement d'une bougie qui comprend les opérations suivantes - effectuer, pendant un intervalle de temps, compris de préférence après les instants 0,2 et 0,8 milliseconde après l'ordre d'étincelle, une pluralité de mesures simultanées du courant secondaire Is et de la tension secondaire Us, - calculer la pente P de la courbe Us = f(Is), et - élaborer un signal d'encrassement Enc lorsque la pente P de ladite courbe est positive ou nulle L'intérêt du dispositif conforme à l'invention est de fournir un diagnostic très rapide de l'état de chaque bougie alors que jusqu'à maintenant on ne pouvait que détecter une non-combustion dans un cylindre sans en connaître la cause.Le procédé et le dispositif de détection de l'encrassement d'une bougie qui viennent d'être décrits peuvent être complétés par un calcul d'un coefficient d'encrassement CE qui peut être défini par le rapport (P/IE) entre la pente P de la courbe Us = f(Is) et un indicateur d'écart IE.Cet indicateur d'écart IE est l'angle entre un vecteur nuage de points 7 US tel que US = (Usl, Us2... Usn) et un vecteur USr, dit vecteur régression, tel que USr = (P.Is1 + B, P.Is2 + B...P.Isn + B) - P étant comme indiqué ci-dessus, la pente de la courbe Us = f(Is), - B l'ordonnée à l'origine, - Us1 à Usn les mesures effectuées pour la tension Us, et - 151 à Isn les mesures effectuées par le courant Is. Le cosinus de cet angle IE est donné par I1 en résulte que CE = P/IE est positif et très grand quand la bougie est très encrassée car l'angle IE est très petit sinon nul. Le coefficient CE reste positif quand la bougie est moins encrassée mais sa valeur est de l'ordre de la dizaine. Par contre, CE est négatif quand la bougie n'est pas encrassée. Des développements ci-dessus, il résulte que le signal d'encrassement Enc (figure 2) peut être obtenu en comparant le coefficient d'encrassement CE à un seuil, seuil au-delà duquel la bougie sera considérée comme très encrassée. En outre, un signal correspondant à ce coefficient d'encrassement CE peut être utilisé pour commander l'allumage d'une barre lumineuse telle qu'un "bargraphe" dont la longueur lumineuse sera proportionnelle au niveau d'encrassement. Le procédé décrit ci-dessus peut donc comprendre les opérations supplémentaires après calcul de la pente P consistant à - calculer un indicateur d'écart IE, - calculer le coefficient d'encrassement CE par le rapport P/IE, et - comparer ce coefficient d'encrassement CE à une valeur seuil pour fournir un signal Enc lorsque CE dépasse ledit seuil, et/ou - visualiser la valeur du coefficient CE. REVENDICATIONS 1. Procédé de détection de l'encrassement d'au moins une bougie connectée à un système d'allumage par étincelle comportant une bobine à un circuit primaire (PRI) et un circuit secondaire (SEC) dans lesquels circulent respectivement un courant primaire et un courant secondaire (Is), caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes (a) effectuer, pendant un intervalle de temps caractéristique qui suit un ordre d'étincelle (OE), une pluralité de mesures simultanées du courant secondaire (Is) et de la tension secondaire (Us), (b) calculer la pente (P) de la courbe Us = f(Is), et (c) élaborer un signal d'encrassement (Enc) lorsque la pente (P) de ladite courbe est positive ou nulle. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les mesures simultanées du courant secondaire (Is) et de la tension secondaire (Us) sont effectuées pendant un intervalle de temps caractéristique compris entre les instants 0,2 et 0,8 milliseconde qui suivent l'ordre d'étincelle (OE). 3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que chaque mesure de la tension secondaire (Us) résulte, par calcul des valeurs mesurées de la tension primaire (Up) et du courant secondaire (Is) ainsi que des caractéristiques de la bobine. 4. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que les opérations suivantes sont intercalées entre les opérations (b) et (c) (d) calculer un indicateur d'écart (IE), (e) calculer un coefficient d'encrassement (CE) par le rapport (P/IE), et (f) comparer le coefficient d'encrassement (CE) à une valeur de seuil pour obtenir le signal d'encrassement (Enc) lorsque (CE) est positif et supérieur à ladite valeur de seuil. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'opération (f) est remplacée ou complétée par l'opération suivante (f') visualiser la valeur du coefficient d'encrassement (CE). 6. Dispositif de détection de l'encrassement d'une bougie connectée à un système d'allumage par étincelle comportant une bobine à un circuit primaire (PRI) et un circuit secondaire (SEC) dans lesquels circulent respectivement un courant primaire et un courant secondaire (Is), caractérisé en ce qu' il est pourvu de moyens pour effectuer plusieurs mesures instantanées du courant secondaire (Is) et plusieurs mesures respectivement simultanées de la tension secondaire (Us) pendant un intervalle de temps caractéristique qui suit un ordre d'étincelle, lesdites mesures étant traitées par des moyens de calcul (CAL) pour fournir une évaluation de la pente (P) de la courbe Us = f(Is) pendant ledit intervalle de temps caractéristique, puis pour en déduire que ladite bougie est encrassée (Enc) lorsque ladite pente est positive ou nulle. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'intervalle de temps caractéristique est compris entre les instants 0,2 et 0,8 milliseconde qui suivent ledit ordre d'étincelle (OE). 8. Dispositif de détection de l'encrassement d'une bougie selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que chaque mesure instantanée de la tension secondaire (Us) est obtenue par un calcul effectué à partir de la mesure au même instant de la tension primaire (Up) et du courant secondaire (ils), et des caractéristiques de la bobine. 9. Dispositif selon la revendication 6, 7 ou 8, caractérisé en ce qu'une résistance supplémentaire (RM) est insérée dans la bobine du côté des bornes d'alimentation entre les enroulements primaire (PRI) et secondaire (SEC) pour permettre la mesure du courant secondaire (Is) à partir de la mesure de la tension (Uso) aux bornes de ladite résistance supplémentaire (RM). 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite résistance a une valeur de sensiblement 50 ohms pour faciliter ladite mesure, compte-tenu de ce que ledit courant secondaire a normalement des valeurs comprises entre 0 et 100 milliampères. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que lesdites mesures simultanées effectuées pendant ledit intervalle de temps caractéristique sont au moins au nombre de 25, préférentiellement 40. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes 6 à 11, ledit système comportant plusieurs bougies reliées chacune à un distributeur (DI) par un câble de connexion haute tension, caractérisé en ce qu'il comporte en outre au moins une pince de décodage (DECOD) associée à un des câbles de connexion haute tension et connectée aux moyens de calcul (CAL) pour déterminer quelle est la bougie dont la détection d'encrassement est en cours. 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, un dispositif d'affichage (AF), commandé par ledit signal d'encrassement (Enc) et le signal de la pince de décodage (DECOD), de manière à indiquer la (ou les) bougie(s) qui est encrassée. 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes 6 à 13, caractérisé en ce que les moyens de calcul (CAL) sont prévus pour calculer un coefficient d'encrassement (CE) qui est le rapport entre la pente (P) de la courbe Us = f(Is) et un indicateur d'écart (IE) qui est l'angle entre un vecteur nuage US et un vecteur régression User. 15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, un circuit de seuil auquel est appliquée la valeur du coefficient d'encrassement (CE) et qui fournit le signal d'encrassement (Enc) lorsque ladite valeur du coefficient d'encrassement (CE) est supérieure audit seuil. 16. Dispositif selon la revendication 14 ou 15, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, un dispositif d'affichage constitué par une barre lumineuse dont la longueur de la plage lumineuse est déterminée par la valeur dudit coefficient d'encrassement (CE).