Brevet FR2767922A1 — publié le 19990305

I L'invention concerne un procédé de contrôle d'étanchéité d'un système d'injection de carburant, contenant un liquide sous haute pression, d'un moteur à combustion interne, ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Par le document DE 37 13 255 A1, on connaît un procédé pour contrôler l'étanchéité de récipients fermés. Comme exemple d'un récipient, ce document cite le coffre à bagages d'un véhicule automobile. Le récipient, en l'occurrence le coffre, n'est pas sous pression et à l'intérieur est produit un gaz dont la température est nettement inférieure à la température ambiante du récipient. A l'extérieur du récipient, on a prévu un dispositif capteur d'images thermiques (par rayonnement thermique) qui constate des défauts d'étanchéité du récipient par la sortie de gaz dont la température est nettement inférieure à la température ambiante. Dans ce but, le document précité propose des caméras à infrarouge par exemple. Le document WO 96/30748 décrit un procédé pour déceler des irrégularités dans un récipient, selon lequel des points de fuite sont détectés par des différences de pression ou de température sur la paroi du récipient.25 Par le document DE 33 05 005 C2, on connaît un procédé et un dispositif pour déterminer la distribution de température le long d'un tronçon d'une canalisation, d'après lesquels la distribution de température est à déterminer à l'aide d'un ou plusieurs30 thermocouples ou thermistors placés à égale distance le long du tronçon. Des caméras à infrarouge sont également proposées dans ce but. Le document GB 1 480 173 décrit un procédé selon lequel des fuites de soupapes dans une pompe à piston sont détectées par une élévation de la température de la soupape défectueuse. Cependant, l'élévation de la température est due, dans ce cas, à la chaleur de frottement provoquée par un reflux de liquide dans la soupape défectueuse. Pour ce qui concerne l'arrière- plan technique de contrôles d'étanchéité, on peut se reporter également aux documents JP 08247885 A, JP 2-287135(A) et JP 2- 78927(A). S'agissant de systèmes sous haute pression, comme cela est le cas pour des systèmes d'injection de carburant dans lesquels la pression peut dépasser 1000 bars, un contrôle d'étanchéité est particulièrement important parce qu'une pression très élevée est appliquée constamment à tous les points ou raccords étanchéifiés. Des manques d'étanchéité qui ne sont pas encore à considérer comme des fuites tant qu'il s'agit de systèmes conventionnels ou de pressions basses, doivent être détectés avec précision dans de tels systèmes à haute pression. Il est connu, dans ce but, de déterminer l'étanchéité d'un système d'injection de carburant par des mesures de chute de pression. A cet effet, on met le système sous pression puis on observe la vitesse à laquelle la pression baisse. Comme, habituellement, un système d'injection présente forcément des points de25 fuite à des endroits déterminés, comme par exemple sur le dispositif buse/piston de commande, une certaine chute de pression est inévitable. Cela signifie que ce système de mesure de chute de pression - que l'on connaît par la pratique - est relativement imprécis car des points de fuite critiques risquent d'être confondus dans la chute de pression globale et de passer ainsi inaperçus. Comme alternative avec la méthode indiquée ci-dessus, il est connu, dans la pratique, d'effectuer des contrôles visuels. Cependant, une fuite est ainsi détectée seulement lorsque le carburant sortant, d'un raccord à vis par exemple, a précédemment rempli tous les interstices sur son chemin de sortie. Une telle apparition visuelle d'une fuite peut prendre parfois beaucoup de temps s'il s'agit de petites fuites. Cela5 signifie que ce procédé est également très imprécis et très difficile à automatiser. La présente invention a donc pour but de créer un procédé et un dispositif de contrôle d'étanchéité d'un système d'injection de carburant à10 haute pression d'un moteur à combustion interne, ou d'un autre système contenant un liquide sous haute pression, par lesquels, grâce à des dispositions relativement simples, des défauts d'étanchéité éventuellement présents dans le système puissent être constatés très15 exactement et aussi et surtout très rapidement. Conformément à l'invention, pour ce qui concerne le procédé, on obtient ce résultat par le fait que l'on constate la chaleur engendrée sur une fuite sous l'effet de la détente du liquide, maintenu sous20 pression dans le système, à sa sortie d'un point de fuite. Pour résoudre le problème indiqué précédemment, les inventeurs ont exploité la constatation qu'un liquide sous haute pression, comme25 c'est le cas pour du carburant contenu dans un système d'injection, s'échauffe considérablement lorsqu'il se détend à sa sortie d'un point de fuite, l'échauffement étant fonction de la différence de pression. Conformément à l'invention, cet effet est utilisé par la détection de l'échauffement produit au moyen d'une technique de mesure. Il suffit dans ce but de prévoir des appareils de mesure adéquats aux endroits o une fuite peut se produire, ou de faire surveiller ces endroits par des appareils de mesure. On peut utiliser pour cela, par exemple, des caméras thermiques et/ou des thermocouples, dispositifs en eux-mêmes connus, qui détectent des élévations anormales de la température immédiatement comme une fuite. La présence d'une fuite sur des endroits inaccessibles ou difficilement accessibles est détectable à l'aide d'une substance très volatile, qui est à amener séparément de l'extérieur dans la fente étanchéifiée. Si une telle fente présente un défaut d'étanchéité, le carburant ou un autre liquide, s'échappant par la fuite et s'échauffant simultanément,10 provoque l'échauffement et l'évaporation de la substance volatile. Le taux d'évaporation de cette substance peut être perçu par le biais de la formation de filets de vapeur. Cela signifie que le procédé selon l'invention a l'avantage qu'il n'est pas nécessaire d'attendre parfois longtemps jusqu'à ce que la fente étanchéifiée soit complètement remplie avant que la sortie de liquide fuyant puisse être constatée. Ce procédé convient particulièrement pour constater des20 défauts d'étanchéité sur des injecteurs puisque ceux-ci sont en général difficilement accessibles. Le procédé selon l'invention et un dispositif pour sa mise en oeuvre dont plusieurs exemples seront décrits par la suite - sont applicables aussi bien au25 contrôle de différentes parties d'un système à haute pression qu'au contrôle d'un tel système dans son ensemble à l'état incorporé. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue en perspective schématique d'un système d'injection de carburant faisant partie d'un moteur à combustion interne et sur lequel sont prévues des caméras thermiques; - la figure 2 est une vue en perspective schématique d'un système semblable avec des thermocouples; et - la figure 3 est une coupe axiale d'un injecteur d'un système d'injection de carburant comme ceux représentés sur les figures 1 et 2. On décrira ci- après l'invention, à titre d'exemple, en référence à un système d'injection de carburant d'un véhicule automobile, mais elle est bien10 entendu applicable aussi, fondamentalement, au contrôle d'autres systèmes dans lesquels règne une pression élevée semblable. Comme composants essentiels, le système d'injection de carburant comprend une pompe à haute pression 1 à partir de laquelle une conduite 2 d'alimentation en carburant mène à un distributeur de carburant 3. A partir de ce distributeur, des conduites individuelles d'embranchement 4 mènent à des injecteurs 5. Dans cet exemple de réalisation, on a prévu quatre injecteurs 5 auxquels sont coordonnées des conduites d'embranchement 4 individuelles. Le système d'injection comprend des points de raccordement sous haute pression ou raccords haute pression 6, qui sont particulièrement exposés aux fuites, au raccordement de la conduite25 d'alimentation 2 sur la pompe à haute pression 1 et sur le distributeur de carburant 3, de même que d'autres raccords haute pression 6 à la liaison entre le distributeur 3 et les conduites d'embranchement 4 ainsi qu'entre ces dernières et les injecteurs 5 coordonnés. De tels raccords haute pression sont généralement pourvus d'écrous à chapeau, sur lesquels une fuite peut se produire lorsque le montage n'est pas effectué selon les règles. Pour surveiller le système, en particulier les raccords haute pression 6, une ou plusieurs caméras thermiques 7 sont installées autour du système selon l'exemple de réalisation montré par la figure 1. Suivant la qualité des caméras 7 ou, plus particulièrement, leur pouvoir de résolution, et suivant la grandeur du système, une seule caméra thermique 7 peut éventuellement suffire pour la surveillance. Si le système ou des parties individuelles de celui-ci sont contrôlés avant leur montage dans un véhicule automobile, on fera généralement passer le10 dispositif à contrôler devant une caméra thermique 7, de manière que les endroits à contrôler soient l'un après l'autre soumis à un contrôle par la ou les caméras thermiques 7. Si l'on a seulement prévu un contrôle à l'état incorporé ou pré-monté, des caméras thermiques 7 sont à répartir selon les besoins autour du système. A la place d'un contrôle de l'étanchéité par des caméras thermiques 7, il est possible aussi, en variante ou en combinaison avec de telles caméras, de20 prévoir, ainsi que le montre la figure 2, un ou plusieurs thermocouples 8. Dans ce cas, des thermocouples 8 sont placés sur les raccords de pression 6 ou disposés à proximité immédiate de ceux-ci. Les thermocouples sont reliés par des tiges 9 semblables à des ressorts-lames à un dispositif de fixation sous la forme d'un barreau de fixation 10. Les tiges 9 procurent un pressage élastique, donc sûr, des thermocouples 8 contre les endroits à mesurer, à savoir les raccords haute pression 6. A travers les tiges 9 semblables à des ressorts-lames et à travers le dispositif de fixation , il est possible aussi de transmettre, par des lignes de pilotage (non représentées), des impulsions ou des signaux engendrés par les thermocouples 8, lorsque ceux- ci s'échauffent en présence d'une fuite. Ces impulsions ou signaux peuvent être transmis à un dispositif d'exploitation des données de mesure de température. Le procédé selon l'invention et le dispositif selon les figures 1 et 2 peuvent être combinés aussi en vue d'un triage automatique avec élimination de parties présentant un défaut d'étanchéité.5 En cas d'utilisation de caméras thermiques 7, les élévations de température provoquées par suite d'une fuite aux endroits entrant en ligne de compte, élévations qui peuvent atteindre par exemple 70 K s'il s'agit de carburant dans un système d'injection, sont constatables par des différences de luminosité sur les caméras 7. Par des algorithmes d'exploitation d'image, ce processus peut également être automatisé. Pour des endroits d'accès difficile, dans lesquels peuvent se trouver par exemple aussi des fentes ou des zones étanchéifiées relativement longues, comme cela est le cas par exemple pour des injecteurs 5, on peut faire appel aussi, en variante ou en supplément, à un autre procédé, utilisant une substance très volatile pour contrôler l'étanchéité. Le principe de ce procédé20 est illustré sur la figure 3. L'injecteur 5 montré par cette figure comprend un corps 11 à l'intérieur duquel se trouve une buse d'injection 12. L'injecteur 5 est fixé en place dans un couvercle de culasse 15 par une griffe 13 et une vis 14 de fixation de griffe. A travers des perçages non représentés de liaison, la buse 12 reçoit du carburant sous haute pression, qu'elle doit injecter par son extrémité inférieure dans une chambre de combustion d'un moteur à combustion interne, lequel n'est pas non plus représenté. Pour assurer l'étanchéité entre la buse 12 et le corps d'injecteur 11, une rondelle d'étanchéité 16 est prévue dans la partie inférieure de l'injecteur. Si un défaut d'étanchéité se produit, du carburant peut monter dans la fente 17 entre la buse 12 et le corps d'injecteur 11 qui l'entoure, pour sortir ensuite en haut de cette fente. Cependant, suivant l'importance de la fuite, cette sortie effective de carburant peut prendre un temps relativement long. Afin de pouvoir constater bien plus rapidement un défaut d'étanchéité à cet endroit, on charge dans la fente 17, d'en haut, c'est-à-dire à partir de l'extérieur, une5 substance très volatile, laquelle se propage vers le bas dans la fente, jusqu'à la rondelle d'étanchéité 16. Si un défaut d'étanchéité existe au droit de cette rondelle et si du carburant émerge sous haute pression à cet endroit de la buse d'injection 12, ce carburant10 s'échauffe considérablement lors de sa détente à la pression ambiante. Sous l'effet de cet échauffement, la substance volatile s'évapore et le taux d'évaporation peut être déterminé à la sortie de la fente 17 par la caméra thermique 7 en raison de la formation de filets15 de vapeurs émergeants 18. R E V E N D I C A T I O N S 1. Procédé de contrôle d'étanchéité d'un système d'injection de carburant, contenant un liquide sous haute pression, d'un moteur à combustion interne, caractérisé en ce que l'on constate la chaleur engendrée sur une fuite sous l'effet de la détente du liquide, maintenu sous pression dans le système, à sa sortie d'un point de fuite. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on constate le défaut d'étanchéité par une ou plusieurs caméras thermiques (7). 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on constate le défaut d'étanchéité par des thermocouples (8). 4. Procédé selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, pour contrôler une fente étanchéifiée (17), on y introduit une substance très volatile qui s'évapore lorsqu'elle est échauffée par le liquide sortant d'une fuite à cet endroit. 5. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend une ou plusieurs caméras thermiques (7) installées autour du système pour surveiller des points de raccordement sous pression (6). 6. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend un ou plusieurs thermocouples (8) installés sur des points de raccordement sous pression30 (6) du système pour surveiller l'étanchéité. 7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6 pour la surveillance d'un système d'injection d'un moteur à combustion interne, comprenant une pompe à haute pression, une conduite d'alimentation en carburant35 menant à un distributeur de carburant, ainsi que des conduites d'embranchement menant du distributeur de carburant à des injecteurs, caractérisé en ce qu'il comprend des caméras thermiques (7) et/ou des thermocouples (8) pour surveiller des points de5 raccordement sous pression (6) de la conduite d'alimentation en carburant (2) sur le distributeur de carburant (3), des conduites d'embranchement (4) et des injecteurs (5). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les thermocouples (8) sont appliqués sur ou disposés à proximité des points de raccordement sous pression (6) et sont fixés par l'intermédiaire d'éléments (9) doués d'une flexibilité de ressort à un dispositif de fixation (10).