Brevet FR2699604A1 — publié le 19940624

"Procédé de détection de défaut d'étanchéité des in- jecteurs d'un moteur thermique" La présente invention concerne un procédé de détection d'injecteurs présentant des défauts d'étan- chéité dans un moteur thermique. Dans les moteurs thermiques évoqués cidessus, une pompe à carburant aspire le carburant du réservoir et le refoule dans les conduites allant vers les injecteurs A chaque cylindre de ce moteur thermi-10 que est associé son propre injecteur qui injecte le carburant à une pression élevée dans la tubulure d'as- piration du moteur thermique ou du canal d'admission. Une telle injection d'essence est par exemple décrite dans le document "Bosch Kraftfahrtechnisches Taschen-15 buch", 19 ème édition, 1984, pages 366373. Le risque dans de tels systèmes d'injection est qu'en cas de défaut d'étanchéité des injecteurs, lorsque le moteur est arrêté, du carburant peut passer de l'accumulateur de pression dans la tubulure d'aspi-20 ration et lors du nouveau démarrage du moteur, se tra- duire par un enrichissement, des ratés au démarrage ou allonger la phase de démarrage tout en provoquant des émissions importantes de composants nocifs. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet un procédé correspondant au type défini ci-dessus caractérisé en ce qu'en phase de démarrage, après synchronisation, on allume également des cylindres n'ayant pas reçu d'in- jection et on mesure la vitesse de rotation pour dé- terminer au moins une première vitesse de rotation pendant la phase de démarrage, avant les premiers al- lumages, et au moins une seconde vitesse de rotation dans la phase suivante, on compare les vitesses de ro- tation et on conclut à la présence d'au moins un in- jecteur présentant un défaut d'étanchéité si la pre- mière vitesse de rotation est différente d'une manière prédéterminée de la seconde vitesse de rotation. Le procédé selon l'invention permet de dé- tecter de manière certaine les défauts d'étanchéité des injecteurs sans nécessiter de composants particu- liers. Pour cela, au cours d'un démarrage, après avoir détecté un temps d'arrêt suffisant, et après synchronisation, on allume également des cylindres dans lesquels il n'y a pas d'injection et on surveille si après l'allumage il y a une ou plusieurs mises à feu dans les cylindres dans lesquels il n'y a pas eu injection Comme cette mise à feu se traduirait par une vitesse de rotation plus élevée, la détection de ces allumages est particulièrement simple si l'on ex- ploite la forme de la courbe de vitesse de rotation avant et après les premiers allumages. Lorsqu'après les premiers allumages des cy- lindres sans injection, la vitesse de rotation est su- périeure à celle précédant les premiers allumages, cela signifie qu'il y a allumage supplémentaire, c'est-à-dire qu'il y a des injecteurs non étanches. Suivant une autre caractéristique avantageu- se, le contrôle de l'étanchéité des injecteurs ne se fait pas à chaque démarrage Il est également avanta- geux que ce contrôle n'aboutisse pas à l'allongement du temps de démarrage. Comme différentes conditions de contrôle sont fixées, on peut avoir un premier contrôle sensi- ble pour détecter de faibles défauts d'étanchéité et d'autres contrôles non sensibles pour détecter des dé- fauts d'étanchéité importants. Un exemple de réalisation de l'invention est représenté dans les dessins et sera décrit ci-après de manière plus détaillée Ainsi: la figure 1 est une vue d'ensemble général des éléments du système d'injection d'un moteur ther- mique, nécessaires à l'invention. la figure 2 montre un ordinogramme corres- pondant à une mise en oeuvre possible du procédé selon l'invention. la figure 3 montre quelques relations im- portantes entre la position des différents arbres, c'est-à-dire le vilebrequin et l'arbre à came du mo- teur thermique et l'angle ou le temps d'injection ain- si que l'angle ou le temps d'allumage en fonction de l'angle du vilebrequin ou du temps. Description de l'exemple de réalisation. La figure 1 montre schématiquement un systè- me d'alimentation en carburant selon lequel le carbu- rant du réservoir 10 est pompé par une pompe électri- que 11 à travers un filtre à carburant 12 vers le tube de distribution de carburant ou accumulateur de pres- sion 13 Le régulateur de pression 14 règle la pres- sion du carburant fourni à l'injecteur 15 Le carbu- rant en excédent revient au réservoir 10 à travers un amortisseur de vibrations 16 et la conduite de retour 17. L'injecteur 15 injecte à la demande le car- burant à proximité du cylindre 18, dans la tubulure d'aspiration 19; ce mélange est allumé par la bougie d'allumage 20 L'ensemble du système est commandé par un dispositif de commande non représenté. Les moteurs thermiques ou à combustion in- terne, à quatre temps, dans lesquels le vilebrequin tourne deux fois pour chaque cycle, c'est-à-dire dé- crit un angle de 720 avant qu'un cylindre ne se trou- ve de nouveau au même temps, on exécute, après le dé- marrage, d'abord une synchronisation avant les pre- miers allumages. Il est par exemple connu pour cela, selon le document DE 41 41 713, d'exécuter cette synchronisa- tion à l'aide d'un capteur de vilebrequin et d'arbres à cames et de générer en outre des signaux d'injection et d'allumage dans le dispositif de commande, signaux qui garantissent que l'injection ou l'allumage se pro- duisent respectivement dans la position correcte. Dans un tel système, on met en oeuvre un procédé de détection des défauts d'étanchéité des in- jecteurs Ce procédé sera décrit à l'aide de l'ordino- gramme représenté à la figure 2 Ce procédé se déroule dans le dispositif de commande à côté des commandes et régulations usuelles de l'allumage et de l'injection. Le dispositif de commande enregistre également les données nécessaires. Pour que le procédé de détection d'injecteur ayant des défauts d'étanchéité puisse s'effectuer de manière fiable, il faut que certaines conditions soient remplies. L'une de ces conditions est qu'au cours de la dernière mise en oeuvre du moteur thermique il n'y a pas eu seulement une tentative de démarrage mais qu'il y a eu un fonctionnement effectif D'autres con- ditions telles que la reconnaissance certaine apparai- tront dans la description du procédé selon l'inven- tion, description faite à l'aide de l'ordinogramme de la figure 2 Les relations nécessaires à la compréhen- sion apparaîtront à la figure 3 et dans la description correspondante. Selon le procédé de la figure 2, au cours de l'étape 51 on détermine, à partir des données mises en mémoire préalablement dans le dispositif de commande, si la température du moteur au cours du fonctionnement précédent T Motab était supérieure ou égale à 800 C Si dans l'étape 51 la réponse est affirmative, cela ga- rantit que le fonctionnement précédent du moteur ther- mique était un fonctionnement correct; on vérifie alors dans l'étape 52 si la température du moteur au démarrage TM Ot St était comprise entre 250 C et 350 C Ce n'est que si cette condition est également remplie que le programme poursuit pour détecter les injecteurs non étanches. Si par contre dans l'étape 51 ou dans l'éta- pe 52 il a été constaté que la condition exigée n'é- tait pas remplie, on est soit en présence d'une durée d'arrêt insuffisante ou trop courte, c'est-à-dire que le fonctionnement précédent a duré trop peu de temps et le procédé selon l'invention ne peut être exécuté. Au cours de l'étape 53 on détecte les impul- sions de vitesse de rotation au démarrage et, comme cela est usuel, à partir de la période des dents, c'est-à-dire de l'intervalle entre deux dents qui dé- filent à l'extrémité d'un capteur, on détermine une vitesse de rotation instantanée nmo; au cours de l'é- tape 54 on surveille cette vitesse de rotation instan- tanée pour déterminer s'il y a ou non un maximum de vitesse de rotation nmomx Lorsque cette condition n'est pas remplie, on parcourt de nouveau l'étape 54 et ce n'est que lorsque la condition est remplie qu'au cours de l'étape 55 suivante on surveille pour cher- cher un minimum de vitesse de rotation nmomn. Ainsi, aux étapes 54 et 55, après avoir dé- tecté des impulsions de vitesse de rotation au démar- rage, et après avoir formé des valeurs instantanées de vitesse de rotation dans l'étape 53, on surveille tout d'abord le maximum de vitesse de rotation nmomx puis le minimum de vitesse de rotation, instantanée nmomn. Dans l'étape 56 on forme la différence des vitesses de rotation An, = nmomx nmomn, Dans l'étape 57 on compare cette différence des vitesses de rota- tion à un seuil prédéterminé Lorsque la différence ni est supérieure au seuil, on suppose que le démarreur a déjà fait passer le moteur à la vitesse de rotation nécessaire du démarreur pour laquelle il n'y a pas d'allumage Si cela n'est pas le cas, dans l'étape 57, si l'on détecte que An, n'est pas supérieur à un seuil prédéterminé, on peut de nouveau repasser à l'étape 54, c'est-à-dire que l'on peut de nouveau contrôler si la vitesse de rotation instantanée passe par un maxi- mum ou un minimum (étape 55). Cette interrogation ne peut toutefois se faire que jusqu'à ce qu'après la synchronisation, on ait parcouru un segment, c'est-à-dire l'intervalle en- tre deux repères de l'arbre à came Au cas contraire, cela prolongerait inutilement la durée du démarrage. Si toutefois au cours de l'étape 56 on con- state que le seuil SW pour An 1 a été dépassé par un résultat positif de l'étape 57, on contrôle au cours de l'étape 58 si entre temps il y a eu synchronisa- tion Lorsque cette synchronisation ne s'est pas pro- duite, l'étape 54 est de nouveau activée dans les con- ditions déjà évoquées Cela se poursuit jusqu'à ce que la synchronisation soit détectée Si la synchronisa- tion est détectée, au cours de l'étape 58, la dernière valeur de la vitesse de rotation n,,,, est prise comme valeur de la vitesse de rotation nlmx Cela correspond à l'étape 59 dans l'ordinogramme. Dans l'étape suivante 510 on détecte la vi- tesse de rotation moyenne n, de façon usuelle_à partir de la période des segments en commençant par N 1; pour cela on détermine par exemple l'intervalle des flancs négatifs d'un signal du capteur d'arbre à came, pour des signaux proches de l'angle d'allumage de démarra- ge, ces temps étant inversement proportionnels à la vitesse de rotation Obtenir de cette manière la va- leur moyenne de la vitesse de rotation a l'avantage de la former entre deux allumages; cette valeur corres- pond ainsi à une moyenne sur une plage au cours de la- quelle la roue phonique a tourné d'un segment corres- pondant par exemple à un angle déterminé de 90 e En même temps que cette saisie de la vitesse de rotation, le dispositif de commande commence à émettre des im- pulsions d'allumage et d'injection. Comme à ce moment, les cylindres sans injec- tion sont également allumés, il y a une augmentation de la vitesse de rotation qui dépend de l'existence d'un injecteur non étanche ce qui est détecté dans les étapes suivantes. La saisie de la vitesse de rotation moyenne n décrite pour l'étape 510 se poursuit en continu pen- dant le fonctionnement du moteur thermique La premiè- re vitesse de rotation N 2, moyenne, saisie après l'émission du premier allumage, est contrôlée au cours de l'étape Sll pour déterminer si elle dépasse de ma- nière significative la valeur de la vitesse de rota- tion nîmx Si cela est le cas, il doit y avoir eu al- lumage sans que le cylindre correspondant n'ait reçu une injection Cela n'est possible que si au moins l'un des injecteurs n'est pas étanche et que du carbu- rant a pu passer à l'endroit correspondant dans la tu- bulure d'aspiration La détection de l'absence d'étan- chéité de l'un des injecteurs se fait dans l'étape 512. Si dans l'étape Sil on reconnaît que la vi- tesse de rotation N 2, moyenne, se situe de manière si- gnificative en dessous de la vitesse de rotation nlmx, on vérifie dans l'étape 513 si la vitesse de rotation n 3 est supérieure à la vitesse de rotation njmx aug- mentée d'une valeur de seuil Si cela est le cas, cela signifie qu'au moins l'un des injecteurs présente un défaut d'étanchéité ce qui est détecté dans l'étape 512 Si, par contre, la condition de l'étape 513 n'est pas satisfaite, il n'y a pas eu d'allumage supplémen- taire ce qui permet de conclure que tous les injec- teurs sont étanches La constatation que tous les in- jecteurs sont étanches est représentée dans l'étape 514. Pour des injecteurs étanches il ne peut y avoir une montée de la vitesse de rotation uniquement qu'après la première injection possible et qu'après l'allumage correspondant, c'est-à-dire que ce n'est quaà ce moment que la vitesse de rotation N 3 peut dé- passer de manière significative la vitesse de rotation Des exemples de vitesse de rotation sont re- présentés par les courbes de la figure 3 en fonction de l'angle de vilebrequin OKW La figure 3 montre éga- lement la relation entre le signal de l'arbre à came et le signal du vilebrequin en fonction de l'angle et du temps; en outre, on a également représenté les in- stants de l'injection et les instants de l'allumage pour les différents cylindres dans le cas de l'exemple d'un moteur thermique à six cylindres en utilisant un système de capteur comme celui décrit dans la demande de brevet allemand P 41 41 713. De manière détaillée, la figure 3 a représen- te l'angle de vilebrequin XKW en fonction du temps La figure 3 b montre le signal de l'arbre à came NWS dont le flanc arrière sert de repère d'allumage; la figure 3 c montre le signal du vilebrequin ainsi que les repè- res de déclenchement t R La référence BM désigne le repère de référence. La vitesse de rotation instantanée nmom(C Kw) ainsi que différentes vitesses de rotation nlmx, An 1, n 1, N 2, N 3 sont données pour trois conditions diffé- rentes, I correspondant à au moins un injecteur non étanche, II à des injecteurs étanches et III avec un retard d'injection pour contrôler les défauts d'étan- chéité de plusieurs injecteurs. La figure 3 e montre les relations connues entre l'injection et l'allumage pour les différents cylindres d'un moteur thermique à six cylindres, selon une représentation usuelle Les premiers signaux d'in- jection et d'allumage suivent la synchronisation réus- sie, qui est référencée par S Les impulsions d'injec- tion portant les références ti 3, ti 4, ti 5, etc pen- dant les phases A, B correspondent à l'ouverture des soupapes d'admission Les allumages sont repérés par Zul, Zu 2. Le procédé représenté à la figure 2 est un procédé possible qui peut être développé ou modifié en différents endroits et le cas échéant on peut envisa- ger les variantes suivantes: En plus des vitesses de rotation déjà indi- quées on peut également former la vitesse de rotation instantanée ainsi que la valeur maximale de la vitesse de rotation même après le premier allumage. La vitesse de rotation moyenne N n'est pas nécessairement déduite du signal du capteur de l'arbre à came mais peut s'obtenir par exemple à partir de l'intervalle entre deux allumages, avec dans ce cas une éventuelle légère erreur en cas de variation de l'angle d'allumage. Il est possible d'utiliser à la place de la valeur de la vitesse de rotation nlmx, comme valeur de référence, une valeur de vitesse de rotation N qui correspond à la valeur moyenne sur un segment de l'ar- bre à came. On peut retarder la formation de la valeur de référence de la moyenne de la vitesse de rotation en attendant par exemple que deux segments du capteur de l'arbre à came aient été parcourus pour garantir ainsi d'être dans des conditions déjà stationnaires après le démarrage. Selon un autre complément, il est possible de retarder le début de l'injection pour surveiller plusieurs cylindres sans injection mais allumés; une telle façon de procéder donne la variation de la vi- tesse de rotation correspondant à la courbe III à la figure 3. Il peut être prévu, pour détecter des injec- teurs non étanches, de ne former un signal de détec- tion correspondant qu'après allumage d'au moins deux ou plusieurs cylindres n'ayant pas reçu d'injection. La mise en oeuvre du contrôle des défauts d'étanchéité des injecteurs et le cas échéant de la temporisation de l'injection peut être limitée à une plage étroite de la température de démarrage en ce que l'on adapte de manière appropriée les températures du moteur contrôlées dans les étapes Si et 52 Il est en outre possible de ne faire un contrôle d'étanchéité non pas à chaque démarrage mais par exemple seulement à chaque cinquième démarrage ou, de manière générale, après chaque démarrage d'ordre m pour ne pas allonger inutilement la durée du démarrage dans les conditions là normales. Si dans l'étape 512 on a détecté pour la première fois des injecteurs non étanches, on peut passer alors à un contrôle systématique de l'étanchéi- té des injecteurs à chaque démarrage La temporisation éventuellement induite pour l'injection peut n'être exécutée qu'après avoir détecté des injecteurs non étanches, sans temporisation. Selon la variante, on peut également détec- ter un ou plusieurs injecteurs non étanches On peut également effectuer des contrôles plus fins qui révè- lent tous les défauts d'étanchéité même faibles ou qui permettent, avec une injection retardée, de ne détec- ter que les importants défauts d'étanchéité. On peut également distinguer entre un défaut d'étanchéité mineur et majeur en exploitant les temps de coupure au cours desquels il y a montée de la vi- tesse de rotation sans injection; ainsi, si à partir d'une montée en vitesse on décèle plusieurs fois après un temps de coupure court, cela permet de conclure à un défaut d'étanchéité important alors qu'une montée en vitesse qui se produit après un temps de coupure prolongé permet de conclure à un faible défaut d'étan- chéité. Dans les opérations de démarrage normales on peut en outre contrôler l'absence d'augmentation de la vitesse de rotation pour les cylindres ayant reçu une injection et un allumage Si cela est le cas, cela si- gnifie que des injecteurs présentant des défauts d'é- tanchéité ont entraîné un mélange trop riche gênant l'allumage Ainsi, la suppression des premières impul- sions permet de déceler des défauts d'étanchéité seu- lement en liaison avec un démarrage normal retardé de cette manière Ainsi, aussi longtemps qu'il y a des démarrages normaux avec allumage immédiat, les premiè- res injections de démarrage ne sont jamais supprimées, c'est-à-dire qu'il n'y a pas d'allongement gênant du temps de démarrage. Une autre possibilité de contrôler les dé- fauts d'étanchéité des injecteurs peut se faire après un temps de coupure quelconque, à condition que le cy- cle de fonctionnement précédent se soit exécuté clai- rement, en dehors de la phase de démarrage, avec une accélération garantie du moteur et que la coupure du moteur se soit faite par coupure de l'injection, l'al- lumage continuant de fonctionner Pour cela il faut toutefois que la bobine d'allumage reste alimentée par un relais commandé par le dispositif de commande, par exemple par un relais EKP de la pompe électrique d'a- limentation en carburant et non pas directement à par- tir de la borne KL 15. Cet exemple garantit qu'il n'y a pas eu de carburant même par des impulsions d'injection, norma- les Cela permet ainsi de détecter même des injecteurs présentant des défauts d'étanchéité très importants et qui conduisent à des excédents de carburant très im- portants après une coupure longue du moteur thermique et qui interdisent tout allumage, détection qu'il est possible de faire même après une durée de coupure courte. R E V E N D I C A T I O N S 1 ) Procédé de détection d'injecteurs pré- sentant des défauts d'étanchéité dans un moteur ther- mique, caractérisé en ce qu'en phase de démarrage, après synchronisation, on allume également des cylin- dres n'ayant pas reçu d'injection et on mesure la vi- tesse de rotation pour déterminer au moins une premiè- re vitesse de rotation pendant la phase de démarrage, avant les premiers allumages, et au moins une seconde 1.0 vitesse de rotation dans la phase suivante, on compare les vitesses de rotation et on conclut à la présence d'au moins un injecteur présentant un défaut d'étan- chéité si la première vitesse de rotation est diffé- rente d'une manière prédéterminée de la seconde vites- se de rotation. 2 ) Procédé selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la première vitesse de rotation est la valeur maximale (nlmx) des vitesses de rotation avant la synchronisation ou avant le premier allumage. 30) Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on conclut à un injecteur non étanche si la valeur de la première vitesse de rota- tion (n 2), moyenne, détectée après le premier allumage est supérieure à la vitesse de rotation maximale nlmx avant le premier allumage, vitesse augmentée d'un seuil prédéterminée. ) Procédé selon les revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'on conclut qu'un injecteur présente un défaut d'étanchéité si la valeur d'une autre vitesse de rotation moyenne N 3 est supérieure à la vitesse de rotation maximale nimx, avant le premier allumage, augmentée d'un seuil prédéterminé. ) Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on forme les vites- ses de rotation instantanées et on détermine la valeur maximale et la valeur minimale de ces vitesses de ro- tation instantanées et on forme en continu les valeurs moyennes de la vitesse de rotation. ) Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'allumage des cy- lindres n'ayant pas reçu d'injection ne se fait que pour chaque mième démarrage. ) Procédé selon l'une des revendications 1 a 5, caractérisé en ce qu'on supprime un nombre prédé- terminé d'injections pendant la phase de démarrage et on allume ainsi un plus grand nombre, déterminé, de cylindres sans injection. 8) Procédé selon la revendication 7, carac- térisé en ce que la suppression des premières injec- tions et l'allumage d'un nombre plus important de cy- lindres n'ayant pas reçu d'injection ne se fait qu'à chaque mième démarrage. ) Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que pour des opérations de démarrage, avec injection normale et allumage, on vérifie tout d'abord si après des allumages réussis il n'y a pas eu de montée en vitesse, prédéterminée et ce n'est que dans ce cas, pour les démarrages suivants qu'on supprime autant d'injections que nécessaire pour avoir dans tous les cylindres au moins chaque fois un allumage sans injection. ) Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'on détermine la températu- re du moteur thermique et on allume les cylindres n'ayant pas reçu d'injection que si des conditions prédéterminées relatives aux moteurs thermiques sont remplies. 11 i) Procédé selon la revendication 10, ca- ractérisé en ce que cette température se situe dans une plage comprise entre 250 C et 350 C. ) Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on détermine la tem- pérature du moteur à la coupure, on l'inscrit dans la mémoire du dispositif de commande et on la compare à un seuil au cours de la tentative de démarrage suivan- te. 13 ) Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'à partir du temps de coupure, avant la montée en vitesse du moteur sans in- jection, on conclut à un faible ou fort défaut d'étan- chéité des injecteurs selon la montée de la vitesse de rotation qui s'établit alors. 14 e) Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que pour couper le mo- teur on ne coupe que l'injection et on poursuit l'al- lumage jusqu'à l'arrêt du moteur pour garantir que, lors du démarrage suivant, il n'y ait pas de carburant dans le cylindre d'un injecteur étanche, et qui con- duirait à une montée en vitesse non précédée d'une in- jection. ) Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'après avoir détecté au moins un injecteur présentant un défaut d'étanchéi- té, on affiche cela et le fonctionnement normal du mo- teur thermique peut alors continuer.