Brevet FR2755185A1 — publié le 19980430

La présente invention concerne un dispositif de contrôle du fonctionnement d'un moteur Diesel, notamment de véhicule automobile. On sait que le couple que fournit un moteur Diesel dépend principalement de la quantité de carburant qui est injectée dans celui- ci. Cependant, une mauvaise maîtrise de cette quantité injectée ou du moment à la- quelle elle est injectée, peut endommager gravement le moteur. Un tel défaut peut être provoqué par exemple par un injecteur fuyard sur un seul cylindre du moteur, ce qui est particulièrement difficile à detecter par le système de gestion de l'injection. En particulier, on a développé dans l'état de la technique, un système d'injection pour moteur Diesel par alimentation commune des injecteurs, appelé "COMMON RAIL", grâce auquel les différents injecteurs du moteur sont alimentés par une pression de carburant permanente. Cependant dans un tel système, il est extrême- ment difficile de détecter un défaut quelconque de fonc- tionnement par exemple d'un injecteur, ce qui peut provo- quer des dégradations relativement importantes du moteur, voire la casse de celui-ci. Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes en proposant un dispositif de contrôle du fonctionnement d'un moteur Diesel, notamment de véhicule automobile, qui soit simple, fiable et qui permette de détecter par exemple un défaut d'injecteur avec un temps de réaction adapté à la gravité de ce défaut pour le moteur. A cet effet, l'invention a pour objet un dispo- sitif de contrôle du fonctionnement d'un moteur Diesel, notamment de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte: - des moyens de relevé de l'amplitude des vibra- tions du moteur lors de certaines phases de son cycle de fonctionnement, des moyens d'établissement d'une information caractéristique du fonctionnement du moteur, en divisant l'amplitude de ces vibrations par une valeur de référence, et - des moyens d'analyse de cette information caractéristique du fonctionnement du moteur pour en déterminer une information de contrôle du fonctionnement de celui-ci. Avantageusement, les moyens de relevé compren- nent: - un capteur de vibrations du moteur, - des moyens de traitement du signal de sortie de ce capteur, - des moyens d'établissement de fenêtres tempo- relles de relevé de l'amplitude des vibrations, corres- pondant auxdites phases de fonctionnement du moteur et référencées sur son cycle de fonctionnement, - des moyens de reconnaissance pour chaque fenêtre temporelle de relevé, du cylindre correspondant du moteur, et des moyens de correction de l'amplitude des vibrations relevées pour tenir compte de la distance séparant les cylindres du capteur. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente un schéma synoptique illustrant la structure générale d'un dispositif de contrôle selon l'invention, - la figure 2 représente un schéma synoptique illustrant les différents moyens entrant dans la constitu- tion d'un tel dispositif, et - les figures 3, 4 et 5 représentent différents graphiques illustrant la détermination d'une courbe de protection d'un moteur, utilisée dans un dispositif de contrôle selon l'invention. On a représenté sur la figure 1, de façon géné- rale, la structure d'un dispositif de contrôle du fonc- tionnement d'un moteur Diesel, notamment de véhicule automobile. Sur cette figure, le moteur Diesel est désigné par la référence générale 1 et le dispositif selon l'in- vention comporte un capteur de vibrations, désigné par la référence générale 2, implanté dans un endroit quelconque du moteur du véhicule, pour relever l'amplitude des vibra- tions de celui-ci lors de son fonctionnement. La sortie de ce capteur est reliée à une unité de traitement d'informations constituée par tout calcula- teur approprié, désignée par exemple par la référence générale 3 et associée à des moyens de stockage de données désignés par la référence générale 4, qui seront décrits plus en détail par la suite. Comme cela sera également décrit plus en détail par la suite, ces différents moyens permettent d'analyser le fonctionnement du moteur pour en déterminer une infor- mation de contrôle du fonctionnement de celui-ci. On notera que l'unité de traitement d'informa- tions 3 et les moyens de stockage de données 4 peuvent par exemple être intégrés dans un calculateur de contrôle principal du fonctionnement du moteur ou dans un calcula- teur dédié spécifiquement à cette fonction. Le capteur de vibrations désigné par la réfé- rence générale 2 peut, quant à lui, être un capteur de type classique permettant de relever les vibrations du moteur et constitué, par exemple, par un capteur d'accélé- rométrie. On a illustré sur la figure 2, les différents moyens de traitement du signal de sortie d'un tel capteur. Sur cette figure 2, le capteur est toujours désigné par la référence générale 2 et la sortie de celui- ci est reliée à des moyens de traitement de signal, désignés par la référence générale 5. Ces moyens de traitement comprennent, par exemple, des moyens d'amplification, de filtrage, de redressement et/ou d'intégration, de type classique. La sortie de ces moyens de traitement 5 est reliée à des moyens, désignés par la référence générale 6, permettant d'établir des fenêtres temporelles de relevé de l'amplitude des vibrations, correspondant à certaines phases de fonctionnement du moteur et référencées sur son cycle de fonctionnement. En effet, ces moyens permettent de relever, pour certaines plages de fonctionnement de chaque cylindre du moteur, l'amplitude des vibrations correspondantes. Ces vibrations peuvent, par exemple, être rele- vées dans une plage s'étendant de x degrés avant le point mort haut (PMH) ou jusqu'au point mort haut correspondant de ce cylindre. Ceci permet d'augmenter la sensibilité du dispo- sitif en augmentant le rapport signal sur bruit par échantillonnage. Comme cela est représenté sur la figure 2, il est également prévu dans ce dispositif, des moyens dési- gnés par la référence générale 7, permettant de reconnai- tre pour chaque fenêtre temporelle de relevé, le cylindre correspondant du moteur, ces moyens 7 recevant en entrée, par exemple, des informations de régime et de charge de fonctionnement du moteur. La sortie de ces moyens de reconnaissance 7 est reliée, d'une part, à des moyens 8 de correction de l'amplitude des vibrations relevées pour tenir compte de la distance séparant chaque cylindre du capteur, ces moyens 8 recevant également la sortie des moyens d'éta- blissement 6 et d'autre part, à des moyens de calcul désignés par la référence générale 9, qui seront décrits plus en detail par la suite. Les moyens de correction 8 permettent de compen- ser les dispersions de niveau de signal entre cylindres, liées à leurs différents éloignements du capteur, une correction de gain étant appliquée spécifiquement à l'amplitude des vibrations de chaque cylindre du moteur par ces moyens de correction. La sortie de ces moyens de correction 8 est reliée aux moyens de calcul 9 évoqués précédemment mais également à des moyens d'établissement de valeurs de référence, désignés par la référence 10 sur cette figure. En fait, les moyens de calcul 9 sont adaptés pour établir une information caractéristique IC du fonc- tionnement du moteur, en divisant l'amplitude des vibra- tions associées à chaque cylindre du moteur par une valeur de référence également associée à chaque cylindre de celui-ci. Dans l'exemple de réalisation décrit sur cette figure, la valeur de référence associée à chaque cylindre du moteur, est délivrée par les moyens 10 qui permettent de calculer la plus faible moyenne glissante de l'ampli- tude des vibrations relevées pour chaque cylindre, lors de cycles précédents de fonctionnement du moteur. On conçoit alors que, en sortie des moyens de calcul 9, on dispose d'une information caractéristique IC du fonctionnement du moteur associée à chaque cylindre et obtenue par division de l'amplitude des vibrations corres- pondantes par une valeur de référence correspondante. Cette information caractéristique du fonctionne- ment du moteur est ensuite transmise à des moyens d'ana- lyse désignés par la référence générale 11 sur cette figure, pour en déterminer une information de contrôle du fonctionnement du moteur. En particulier, ces moyens d'analyse comprennent des moyens de comparaison désignés par la référence géné- rale 12, recevant en entrée l'information caractéristique IC du fonctionnement du moteur et des informations de régime et de charge de fonctionnement de celui-ci, ces moyens 12 étant adaptés pour comparer l'information caractéristique IC avec un seuil de sécurité qui sera décrit plus en détail par la suite, et en cas de dépasse- ment, lire un nombre de tours maximal autorisé du moteur, dans des moyens de stockage de données correspondantes constitués, par exemple, par les moyens de stockage dési- gnés par la référence générale 4 sur la figure 1. Ces moyens de comparaison 12 délivrent alors deux informations à des moyens de commande désignés par la référence générale 13 sur cette figure, à savoir une information de dépassement de seuil de sécurité et une information de nombre de tours maximal autorisé du moteur, pour permettre à ces moyens 13 de commander une coupure d'au moins le cylindre correspondant du moteur, lorsque l'information caractéristique dépasse toujours le seuil de sécurité et que le nombre de tours maximal autorisé du moteur est atteint, afin d'éviter toute dégradation de celui-ci. On conçoit alors que les moyens d'analyse traitent deux informations, à savoir un dépassement de seuil de sécurité sur un cylindre en cours d'analyse et le nombre de tours maximal autorisé du moteur pour déterminer ou non une coupure de ce cylindre ou éventuellement du moteur. Le seuil de sécurité et le nombre de tours maximal autorisé du moteur peuvent, comme cela a été indiqué précédemment, être stockés dans des moyens de stockage des données qui comprennent, pour différents régimes et charges de fonctionnement du moteur, une courbe de protection de celui-ci permettant de determiner le nombre de tours maximal autorisé du moteur en fonction de l'information caractéristique du fonctionnement du moteur et établie à partir d'une courbe prédéterminée de casse du moteur, comme cela est illustré sur les figures 3 à 5. En effet, on peut, comme cela est illustré sur la figure 3, établir et reporter sur un graphique, une zone de casse du moteur en surveillant des paramètres PTM directement représentatifs de la tenue du moteur tels que, par exemple, la pression et la température. A partir de cette zone de casse du moteur, on peut, pour un régime et une charge donnés, établir un signal caractéristique de fonctionnement acceptable comme celui illustré sur la figure 4, en prenant une certaine marge de sécurité par rapport à la zone de casse du moteur. On conçoit alors que, au-delà de la courbe illus- trée sur cette figure 4, les risques de casse du moteur ne sont pas acceptables. A partir de cette courbe de limite de casse du moteur, il est possible d'établir une courbe de protection de celui-ci, comme celle illustrée sur la figure 5, cette courbe de protection représentant le nombre de tours maximal autorisé du moteur en fonction de l'information caractéristique IC du fonctionnement de celui-ci. Le seuil de sécurité peut correspondre à l'a- symptote horizontale de cette courbe de protection comme cela est illustré. En fait, ces différentes informations sont établies suivant des essais du moteur lors du développe- ment de celui-ci, ces essais permettant de determiner les limites de tenue du moteur en fonction du niveau du signal issu du capteur de vibrations. On conçoit alors que le dispositif selon l'in- vention présente un certain nombre d'avantages dans la mesure o il permet d'assurer une protection optimale et immédiate du cylindre ou du moteur, en cas de défaut de fonctionnement, par exemple du système d'injection de celui-ci, et ce avec un niveau réduit de fausses détec- tions. Bien entendu, différents modes de réalisation de ce dispositif peuvent être envisagés. REVENDICATIONS 1. Dispositif de contrôle du fonctionnement d'un moteur Diesel, notamment de véhicule automobile, caracté- risé en ce qu'il comporte: - des moyens (2, 5, 6, 7, 8) de relevé de l'amplitude des vibrations du moteur lors de certaines phases de son cycle de fonctionnement, - des moyens (9, 10) d'établissement d'une information caractéristique (IC) du fonctionnement du moteur, en divisant l'amplitude de ces vibrations par une valeur de référence, et - des moyens (11, 12, 13) d'analyse de cette information caractéristique (IC) du fonctionnement du moteur, pour en déterminer une information de contrôle du fonctionnement de celui-ci. 2. Dispositif de contrôle selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de relevé comprennent: - un capteur (2) de vibrations du moteur, - des moyens (5) de traitement du signal de sortie de ce capteur, - des moyens (6) d'établissement de fenêtres temporelles de relevé de l'amplitude des vibrations, correspondant auxdites phases de fonctionnement du moteur et référencées sur son cycle de fonctionnement, des moyens (7) de reconnaissance pour chaque fenêtre temporelle de relevé, du cylindre correspondant du moteur, et - des moyens (8) de correction de l'amplitude des vibrations relevées pour tenir compte de la distance séparant les cylindres du capteur. 3. Dispositif de contrôle selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la valeur de référence est délivrée par des moyens de calcul (10) de la plus faible moyenne glissante de l'amplitude des vibrations relevées pour chaque cylindre, lors de cycles précédents de fonc- tionnement du moteur. 4. Dispositif de contrôle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'analyse (11) de l'information caractéristique (IC) du fonctionnement du moteur reçoivent des informa- tions de régime et de charge de fonctionnement de celui-ci et comprennent des moyens (12) de comparaison, pour le régime et la charge donnés, de l'information caractéristi- que (IC) du fonctionnement du moteur avec un seuil de sécurité pour, en cas de dépassement, lire un nombre de tours maximal autorisé du moteur dans des moyens de stockage de données correspondantes (4) et des moyens (13) de coupure d'au moins le cylindre correspondant du moteur, lorsque l'information caractéristique (IC) dépasse tou- jours le seuil de sécurité et que le nombre de tours maximal autorisé du moteur est atteint. 5. Dispositif de contrôle selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de coupure (13) sont adaptés pour couper le moteur 6. Dispositif de contrôle selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que les moyens de stockage de données (4) comprennent, pour différents régimes et charges de fonctionnement du moteur, une courbe de protec- tion du moteur, permettant de déterminer le nombre de tours maximal autorisé du moteur en fonction de l'informa- tion caractéristique du fonctionnement de celui-ci et établie à partir d'une courbe prédéterminée de casse du moteur obtenue par essais du moteur. 7. Dispositif de contrôle selon la revendication 6, caractérisé en ce que le seuil de sécurité correspond à l'asymptote horizontale de la courbe de protection.