Brevet FR2751410A1 — publié le 19980123

PROCEDE ET INSTALLATION POUR TESTER INDIVIDUELLEMENT DES MOTEURS A COMBUSTION PRODUITS EN CHAINE La présente invention concerne un procédé et une installation pour tester individuellement les moteurs à combustion, destinés notamment à équiper des véhicules automobiles ou routier, qui sont assemblés sur une chaîne de production. La fabrication en grande série de moteurs à combustion interne est effectuée par assemblage des différents composants du moteur sur une chaîne ou ligne de production formée de postes successifs de travail sur lesquels sont effectués les différentes opérations aboutissant à la production d'un moteur qui sera ensuite expédié vers une ligne ou chaîne de montage de véhicules automobiles ou routiers recevant les moteurs. La fabrication en chaîne des moteurs permet d'assurer l'assemblage de chaque moteur avec des temps de cycle de production (durée des opérations à chacun des postes de la ligne d'assemblage) extrêmement courts, en général inférieurs ou égaux à environ une minute. Avant d'expédier les moteurs assemblés, il est nécessaire de les tester individuellement et systématiquement afin de détecter, avant leur montage sur les véhicules, des dysfonctionnements résultant de défauts de fabrication et/ou d'assemblage des composants. Ces dysfonctionnements ou défaillances sont par exemple des fuites des circuits d'alimentation en carburant et de lubrification du moteur. A cet effet, selon un procédé connu, chaque moteur est placé sur un banc d'essai sur lequel sont effectuées les différentes opérations d'essais et/ou de mesures, à vide et/ou en charge. Un cycle classique de test consiste à placer le moteur sur le banc d'essai, à raccorder les différents circuits du moteur, puis à faire fonctionner le moteur pendant une première période de mise en température, à effectuer les opérations d'essais et de mesures proprement dites durant une période appelée "réception du moteur", puis à débrancher les différents circuits qui raccordent le moteur au banc d'essai. Le moteur est ensuite évacué du banc d'essai. Selon les procédés connus de test individuel des moteurs, la durée globale des étapes pour le contrôle d'un moteur est comprise entre environ 10 et 15 minutes. Cette durée est nettement supérieure au temps moyen d'un cycle de production d'un moteur et elle nécessite donc de multiplier le nombre des bancs d'essai pour ne pas ralentir la cadence de production. Ces bancs d'essai sont classiquement aménagés en un secteur ou groupe de bancs d'essai en fin de chaîne de production et requièrent des systèmes complexes d'amenée des moteurs en provenance de la ligne d'assemblage puis de r-egroupement de ceux-ci après leur contrôle. Un exemple d'un tel aménagement particulièrement complexe et coûteux est décrit et représenté dans le document FR-A-2.683.803 qui, outre la multiplication du nombre de bancs d'essai, prévoit des moyens de manutention et de transfert des moteurs. Une autre solution, tout aussi coûteuse et complexe, consiste à faire appel à un carrousel de test comme cela est décrit et représenté dans le document GB-A-2.225.163. Enfin, le document FR-A-2.683.803 décrit et représente un autre aménagement d'un secteur de test aménagé à la fin d'une chaîne d'assemblage de moteurs et qui comporte une multiplicité de bancs d'essai sur lesquels sont effectués des essais en charge avec notamment différentes opérations de mesures des gaz d'échappement pour différents régimes de fonctionnement du moteur. La présente invention a pour but de proposer un procédé pour tester individuellement les moteurs assemblés sur une chaîne de production qui permet de s'affranchir de l'aménagement d'installations complexes de test. Dans ce but, l'invention propose un procédé pour tester individuellement les moteurs à combustion qui sont assemblés sur une chaîne de production formée de postes successifs de travail, ce procédé comportant - une étape de mise en place de chaque moteur sur un banc d'essai - une étape de test au cours de laquelle on effectue des opérations d'essais et/ou de mesures sur le moteur ; et - une étape d'évacuation du moteur testé. Selon l'invention, le procédé est caractérisé en ce que l'étape de test comprend les opérations suivantes - démarrer le moteur - commander le moteur selon un cycle de fonctionnement prédéfini - produire des signaux représentatifs des différentes combustions survenant dans chacun des cylindres du moteur pendant une durée d'observation prédéterminée. Selon d'autres caractéristiques du procédé selon l'invention - les signaux représentatifs des différentes combustions survenant dans chacun des cylindres du moteur pendant une durée d'observation prédéterminée font l'objet lors de l'étape de test, d'un traitement numérique pour évaluer la stabilité des combustions dans chacun des cylindres du moteur, stabilité à partir de laquelle est déterminée la conformité du moteur - le signal représentatif d'une combustion survenant dans un cylindre du moteur est déduit de la mesure du régime instantané de rotation du vilebrequin - la durée de l'étape de test est inférieure à 30 secondes - l'étape de mise en place comporte des opérations de raccordement des circuits électrique et d'alimentation en carburant du moteur à des circuits associés du banc d'essai, sans raccordement du circuit de refroidissement du moteur à tester - l'étape de mise en place comporte des opérations de raccordement du circuit d'échappement du moteur à un circuit associé du banc d'essai. L'invention propose également une installation pour la fabrication en chaîne de moteurs à combustion du type comportant des postes successifs de travail pour l'assemblage et le test de chaque moteur. Selon l'invention, cette installation est caractérisée en ce qu'elle comporte un poste de test qui reçoit successivement tous les moteurs assemblés, ce poste de test coopérant avec des moyens d'essai et de mesure effectuant notamment le démarrage du moteur, la commande du moteur selon un cycle de fonctionnement prédéterminé, la mesure du régime de rotation instantané du moteur et le traitement numérique de ces valeurs. Le poste de. test comporte des moyens pour le raccordement des circuits électrique et d'alimentation en carburant du moteur à tester et il ne comporte pas de moyens pour le raccordement du circuit de refroidissement du moteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera au dessin annexé dont la figures unique illustre de manière schématique une installation pour la fabrication en chaîne de moteurs, réalisée conformément aux enseignements de l'invention. La figure 1 illustre schématiquement et en vue de dessus une ligne ou chaîne 10 d'assemblage en grande série de moteurs M dont chacun est monté et bridé sur un chariot ou plateau de convoyage 12 qui chemine le long de la chaîne, selon la direction indiquée par les flèches de la figure pour passer successivement devant différents postes de travail P1, P2.. .PN à chacun desquels sont effectuées des opérations de montage et d'assemblage des différents composants du moteur. Le poste PN est le dernier poste de montage et, d'assemblage des moteurs M. Les différents postes de la chaîne 10 peuvent également comporter des postes intermédiaires de test visant à contrôler certaines étapes de montage et d'assemblage, et par exemple des postes de test de l'étanchéité des différents circuits de liquide du moteur permettant de contrôler la qualité de l'étanchéité juste après la réalisation de cette dernière. Conformément aux enseignements de l'invention, la chaîne de production 10 comporte, agencé immédiatement après le dernier poste de travail PN, un poste de test PT auquel le moteur M arrive, porté par son plateau 12 et auquel va être effectué un cycle de test individuel de chaque moteur assemblé conformément au procédé selon l'invention. Le poste de test PT comporte essentiellement un banc d'essai 14 avec des moyens 16, 18, 20, représentés schématiquement sur la figure, permettant de raccorder le moteur M à tester au banc d'essai 14 en assurant le raccordement du circuit électrique, du circuit d'alimentation en carburant et éventuellement du circuit d'échappement du moteur respectivement. Conformément aux enseignements de l'invention, et étant donnée la durée globale très réduite des étapes pour le contrôle selon l'invention de chaque moteur, il n'est pas prévu de moyens de raccordement du circuit de refroidissement du moteur à tester à un circuit associé du banc d'essai 14. Après la mise en place et le raccordement du moteur M au banc d'essai 14, il est ensuite procédé à l'étape de test proprement dite au cours de laquelle on effectue des ,opérations d'essais et/ou de mesures sur le moteur assemblé et terminé, visant à en détecter d'éventuels défauts de fabrication etjou des dysfonctionnements. Ces opérations réalisées de façon automatique grâce à des moyens adaptés équipant le banc d'essai 14, consistent plus précisément à faire démarrer le moteur M, à commander ensuite ce dernier selon un cycle de fonctionnement prédéfini par exemple de façon à atteindre un régime de rotation stabilisé de consigne et mesurer alors certains paramètres de fonctionnement du moteur caractéristiques du niveau des combustions dans chacun des cylindres du moteur telle que la vitesse de rotation instantanée de rotation du vilebrequin. La mesure de la vitesse de rotation instantanée de rotation du vilebrequin combinée à un système de détrompage permet en effet de produire des signaux représentatifs du couple gaz produit par chacune des différentes combustions survenant dans chacun des cylindres du moteur. L'analyse de ces signaux par des moyens de traitement, numérique appropriés permet alors d'évaluer aussi bien le régime de rotation effectivement atteint par le moteur que la stabilité et le niveau des combustions, cylindre par cylindre. Ces évaluations permettent alors de diagnostiquer facilement les différents dysfonctionnements résultant de défauts de fabrication ou d'assemblage des composants, telle qu'une canalisation d'amenée du carburant haute pression déconnectée ou une distribution mal calée, etc. Conformément aux opérations d'essais et de mesure décrites ci-dessus, la présence d'un dysfonctionnement impliquant la non conformité d'un moteur, est déterminée par la survenue d'un des événements suivants - le moteur ne peut être démarré dans un laps de temps prédéterminé fonction du type de moteur - le moteur ayant démarré, ne peut atteindre le régime de consigne dans un laps de temps prédéterminé fonction du type de moteur - apparitions d'instabilités de combustions dans au moins un cylindre, un fois que le moteur a atteint son régime de consigne. Ces différents événements sont directement détectés en temps réel et de façon logiciel par une unité de calcul électronique opérant le traitement numérique de l'information régime instantané de rotation vilebrequin fournit par un capteur de position angulaire coopérant par exemple, avec une cible dentée solidaire du vilebrequin. La Demanderesse a pu montrer que ces différents événements non seulement permettent de repérer l'ensemble des dysfonctionnements mis en évidence lors des opérations de test selon l'art antérieur connu mais également permettent de repérer des dysfonctionnements jusqu'à présent ignorés comme par exemple une buse d'injecteur partiellement obturée qu'il est possible d'identifier par la déchéance de couple qui en résulte. La Demanderesse a également pu montrer que l'analyse de la vitesse instantanée du vilebrequin, lorsque le moteur a atteint son régime stabilisé de consigne, peut être faite de façon parfaitement fiable sur une période d'observation de moins de 10 secondes. Conformément à l'invention, les opérations d'essais et de mesures sont entièrement automatisées ce qui permet donc de réaliser le contrôle de la conformité des moteurs sans aucune intervention d'opérateurs, garantissant ainsi une plus grande précision et une plus grande fiabilité dans les résultats. Une fois l'étape de test terminée, les différents raccordements 16 à 20 sont débranchés et le moteur testé est évacué, par exemple vers une unité de stockage (non représentée) ou vers des moyens de transfert à une unité d'assemblage de véhicules. Les moteurs déclarés non conformes sont dirigés automatiquement vers des postes de retouches. L'étape de test proprement dite s'effectue donc rapidement avec une durée très réduite. En choisissant un cycle de fonctionnement adapté, la Demanderesse a constaté qu'il est possible d'opérer l'ensemble des opérations d'essais et de mesures en moins de 30 secondes. La durée effective de fonctionnement du moteur étant réduite par rapport à l'art antérieur, il n'est donc pas nécessaire de refroidir le moteur, ce qui permet donc de s'affranchir du raccordement du moteur à un circuit de refroidissement extérieur appartenant au, banc d'essai 14, ce qui réduit encore la durée des opérations de test. Etant donné que la durée globale d'un cycle de test correspondant les étapes pour le contrôle d'un moteur est inférieure au temps de cycle de production du moteur, un seul banc d'essai 14 intégré à la ligne de production 10 est suffisant pour tester individuellement tous les moteurs produits, sans perturber le flux des moteurs le long de la ligne 10, et sans nécessiter de stockage intermédiaire. Sur la représentation schématique de la figure, le poste de test PT est illustré parfaitement en "ligne" avec les postes de travail P1 à PN, mais il est bien entendu possible d'aménager le poste unique de test PT latéralement ou en dérivation sans sortir du cadre de l'invention. La réduction de la durée de l'étape de test au cours de laquelle le moteur fonctionne permet également de réduire de manière importante les phénomènes de pollution de l'usine d'assemblage et de réduire les coûts d'exploitation. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. Les opérations de test décrites peuvent réalisées non seulement sur un poste d'essai spécifique PT mais également sur tout autre poste Pi de la ligne de fabrication 10 ou cela est possible tel que le poste de gavage en gasoil dans le cas où les moteurs M sont des moteurs à allumage par compression. En effet, les pompes à injection de carburant des moteurs diesel doivent être gavées sur la ligne de production 10 dans un poste où on opère l'alimentation du moteur en carburant et où on entraîne ce dernier en rotation. Il est donc facile d'intégrer à ce poste les moyens d'essai prévus au poste PT. De même, la vitesse de rotation instantanée du vilebrequin peut être remplacée par toute autre grandeur susceptible de caractériser le niveau des combustions survenant dans les différents cylindres du moteur. REVENDICATIONS 1. Procédé pour tester individuellement les moteurs à combustion (M) qui sont assemblés sur une chaîne de production (10) formée de postes successifs d-e travail (P1-PN), comportant - une étape de mise en place de chaque moteur (M) sur un banc d'essai (14) - une étape de test au cours de laquelle on effectue des opérations d'essais et/ou de mesures sur le moteur (M) ; et - une étape d'évacuation du moteur testé caractérisé en ce que l'étape de test comprend les opérations suivantes - démarrer le moteur (M) - commander le moteur (M) selon un cycle de fonctionnement prédéfini - produire des signaux représentatifs des différentes combustions survenant dans chacun des cylindres du moteur (M) pendant une durée d'observation prédéterminée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits signaux représentatifs des différentes combustions survenant dans chacun des cylindres du moteur (M) pendant une durée d'observation prédéterminée font l'objet lors de l'étape de test, d'un traitement numérique pour évaluer la stabilité des combustions dans chacun des cylindres du moteur, stabilité à partir de laquelle est déterminée la conformité du moteur (M). 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit signal représentatif d'une combustion survenant dans un cylindre du moteur (M) est déduit d la mesure du régime instantané de rotation du vilebrequin. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la durée de l'étape de test est inférieure à 30 secondes. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape de mise en place comporte des opérations de raccordement des circuits électrique et d'alimentation en carburant du moteur (M) à des circuits associés (16, 18) du banc d'essai (14), sans raccordemént du circuit de refroidissement du moteur à tester. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'étape de mise en place comporte des opérations de raccordement du circuit d'échappement du moteur à un circuit associé (20) du banc d'essai (14). 7. Installation pour la fabrication en chaîne (10) de moteurs à combustion (M) du type comportant des postes successifs de travail (P1 PN, PT) pour l'assemblage des composants et le test de chaque moteur (M) , caractérisée en ce qu'elle comporte un poste de test (PT) qui reçoit successivement tous les moteurs assemblés, ce poste de test (PT) coopérant avec des moyens d'essai et de mesure effectuant notamment le démarrage du moteur, la commande du moteur selon un cycle de fonctionnement prédéterminé, la mesure du régime de rotation instantané du moteur et le traitement numérique de ces valeurs. 8. Installation selon la revendication 6, caractérisé en ce que le poste de test (PT) comporte des moyens (16, 18) pour le raccordement des circuits électrique et d'alimentation en carburant du moteur (M) à tester et ne comporte pas de moyens pour le raccordement du circuit de refroidissement du moteur (M)