Brevet FR2893085A3 — publié le 20070511

FR 2893085 A3 20070511 FR 0511414 A 20051109 2893085 Dispositif de mesure de l'étanchéité d'un ioint de culasse La présente invention se rapporte à un dispositif de mesure de l'étanchéité d'un joint de culasse pour moteurs à combustion interne. Les moteurs à combustion interne présentent une culasse renfermant à l'intérieur des chambres de combustion et des pistons mobiles dans un carter cylindre et usuellement à l'extérieur, un circuit d'eau de refroidissement le long des parties de culasse susceptibles de io s'échauffer. Certaines parties de la culasse sont jointes et pour en assurer l'étanchéité d'un joint de culasse est inséré entre ces parties. Le circuit d'eau de refroidissement s'étend généralement d'une partie à l'autre, et par conséquent, il est isolé par rapport à l'intérieur de la culasse simplement par le joint de culasse comprimé entre lesdites parties de 15 culasse. Toutefois, les joints de culasse ne sont pas toujours parfaitement étanches de telle sorte que les gaz de combustion produits dans les chambres de combustion peuvent fuir à l'intérieur du circuit de refroidissement. Il est donc nécessaire de mesurer cette quantité de gaz 20 de combustion qui s'échappe dans le circuit de refroidissement afin de prévenir une éventuelle surpression et surtout un risque de détérioration du moteur. Des systèmes de mesure existant permettent bien de détecter les fuites de gaz d'échappement dans le circuit de refroidissement d'un 25 moteur à combustion interne. En revanche, ces systèmes nécessitent de modifier de façon importante le circuit de refroidissement du moteur à telle enseigne qu'il est impossible de l'installer à demeure sur un véhicule automobile normal apte à rouler mais seulement sur un moteur de test. On pourra notamment se référer au document DE 36 23 0 78, lequel 30 décrit un tel système. Un problème qui se pose alors et que vise à résoudre la présente invention, est de fournir un dispositif de mesure de l'étanchéité d'un joint 2 2893085 de culasse qui permette de vérifier et de mesurer la quantité de gaz de combustion qui s'écoule dans le circuit de refroidissement des véhicules en circulation sans modification importante. Dans ce but, la présente invention propose un dispositif de mesure 5 de l'étanchéité d'un joint de culasse pour moteur à combustion interne, ledit moteur à combustion interne présentant un circuit de refroidissement isolé dudit moteur en partie par ledit joint de culasse, ledit circuit de refroidissement comprenant un vase d'expansion, des gaz de combustion dudit moteur étant susceptibles de fuir à travers ledit joint de culasse dans io ledit circuit de refroidissement pour rejoindre ledit vase d'expansion, ledit dispositif de mesure comprenant un bocal mesureur étanche équipé d'une entrée et d'une sortie, ladite entrée étant reliée audit vase d'expansion et ladite sortie débouchant vers l'extérieur, ladite entrée étant équipée d'une électrovanne d'entrée et ladite sortie d'une électrovanne de sortie, ledit 15 dispositif de mesure comprenant des moyens de détermination d'une quantité de gaz contenu dans ledit bocal mesureur, ledit dispositif de mesure comprenant en outre des moyens de commande destinés à actionner séquentiellement lesdites électrovannes d'entrée et de sortie pour récupérer lesdits gaz de combustion provenant dudit vase 20 d'expansion dans ledit bocal mesureur et pour purger ledit bocal mesureur lorsque lesdits moyens de mesure ont fourni une information représentative d'une quantité déterminée desdits gaz ; selon l'invention, lesdits moyens de détermination d'une quantité de gaz comprennent des moyens de mesure de pression en gaz dans ledit bocal mesureur. 25 Ainsi, une caractéristique de l'invention réside dans la mise en oeuvre de moyens de mesure de pression, par exemple un manomètre, qui permettent de déterminer la pression interne du bocal mesureur en gaz de combustion avant que ce gaz ne soit libéré à l'extérieur, de façon à connaître la quantité de gaz de combustion contenue dans ledit bocal 30 mesureur. La pression interne du bocal mesureur, est mesurée lorsque le bocal mesureur contient des gaz de combustion à une pression stabilisée et donc lorsque les électrovannes de sortie et d'entrée sont toutes les deux refermées. Selon un mode de mise en oeuvre de l'invention particulièrement avantageux, le dispositif de mesure comprend en outre, un indicateur de pression dudit vase d'expansion, ledit indicateur de pression étant relié auxdits moyens de commande de façon que lesdits moyens de commande actionnent ladite électrovanne d'entrée pour transférer des gaz à l'intérieur dudit bocal mesureur, lorsque la pression dudit vase d'expansion a atteint une valeur donnée. io De la sorte, les gaz de combustion qui diffusent dans l'eau de refroidissement du moteur et contribuent à l'augmentation de la pression du circuit de refroidissement et par conséquent à l'augmentation de la pression en gaz dans le vase d'expansion sont susceptibles d'être transférés vers le bocal mesureur dès que la pression du vase 15 d'expansion a atteint ladite valeur donnée. Ainsi, le vase d'expansion et le bocal mesureur sont isolés l'un de l'autre par l'intermédiaire de électrovanne d'entrée et les gaz de combustion ne sont transférés que par intermittence. En outre, selon un mode de réalisation préféré de l'invention, lesdits 20 moyens de commande actionnent ladite électrovanne de sortie, lorsque lesdits moyens de mesure de pression fournissent une valeur de pression supérieure à un seuil déterminé auxdits moyens de commande. Ainsi, après que la quantité de gaz de combustion stockée dans le bocal mesureur a été stabilisée, les électrovanne d'entrée et de sortie étant 25 commandée dans une position de fermeture, et la pression interne du bocal mesureur en gaz de combustion ayant été mesurée à ladite valeur de seuil déterminé et enregistrée dans lesdits moyens de commande, ces derniers commandent alors l'ouverture de l'électrovanne de sortie pour libérer le bocal mesureur et recommencer un nouveau cycle de 30 remplissage. L'électrovanne de sortie est alors refermée, et l'électrovanne d'entrée est ouverte à la condition que la pression en gaz de combustion dans le vase d'expansion ait atteint ladite valeur donnée. 4 2893085 Avantageusement, du dispositif de mesure comprend des moyens de mesure de température destinés à fournir une valeur de la température des gaz contenus dans ledit bocal mesureur auxdits moyens de commande, et ce de manière à calculer précisément la quantité de gaz 5 contenue dans le bocal mesureur en utilisant selon une première approximation acceptable, la loi des gaz parfaits. Cette valeur de la température permet également de corriger la valeur du volume de gaz de combustion, de façon à évaluer ce volume pour une température donnée ou standard. io Par ailleurs, le dispositif de mesure conforme à l'invention comprend un compteur de purges, destiné à enregistrer le nombre de cycle de remplissage et de vidange dudit bocal mesureur de façon à pouvoir calculer la quantité totale de gaz de combustion qui diffuse dans le circuit de refroidissement en multipliant simplement, sur une période donnée le 15 nombre de cycles ainsi enregistrés par la quantité de gaz contenue dans le bocal mesureur et calculée pour chacun des cycles. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après d'un mode de réalisation particulier de l'invention, donné à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux 20 dessins annexés sur lesquels : l'unique Figure est un schéma synoptique des différents éléments d'un dispositif de mesures de l'étanchéité d'un joint de culasse conforme à invention. Cette Figure montre de façon schématique un vase d'expansion 10 25 d'un moteur à combustion interne non représenté et un dispositif de mesure conforme à l'invention 12 que l'on détaillera dans la description qui va suivre. Le vase d'expansion est en communication avec un circuit de fluide de refroidissement dudit moteur à combustion interne, et présente une 30 arrivée 14 par laquelle du fluide échauffé pénètre dans le vase d'expansion 10 et une sortie 16 par laquelle du fluide est entraîné vers le 5 2893085 moteur à combustion interne. Bien évidemment une pompe est montée dans le circuit de refroidissement afin de faire circuler ce fluide. Un avantage de la présente invention réside dans le mode de mise en oeuvre du dispositif de mesure qui est simplement raccordé au vase 5 d'expansion 10 à l'extrémité de son col 18, à la place d'un bouchon dudit vase d'expansion 10. Le dispositif de mesure 12 comprend, un bocal mesureur 20 étanche d'un volume déterminé par exemple Il, et lequel est muni d'une entrée 22 et d'une sortie 23 qui communique avec l'extérieur. L'entrée 22 est directement connectée au vase d'expansion 10 et elle est équipée d'une électrovanne d'entrée 24. La sortie 23 est également munie d'une électrovanne de sortie 26, les deux électrovannes, 24, 26 étant commandées par des moyens de commande ou automate 28. En outre, le bocal mesureur 20 comprend des moyens de mesure 30 de pression en gaz de combustion à l'intérieur du bocal mesureur 20, reliés à l'automate 28 et une sonde de température 31 permettant de mesurer la température des gaz de combustion du bocal mesureur 20. De plus, le dispositif comprend un indicateur de pression 32 du vase d'expansion 10 relié également à l'automate 28. Par ailleurs, l'automate 28 présente des moyens d'enregistrement et d'affichage 34 permettant d'afficher un nombre de cycles de fonctionnement du dispositif de mesure 12 que l'on va décrire ci-après. L'indicateur de pression 32 permet de fournir en temps réel à l'automate 28 la pression interne du vase d'expansion 10. Dès que la pression du vase expansion 10 atteint une valeur donnée, comprise par exemple entre 1,3 et 1,5 bars, l'automate 28 vérifie que l'électrovanne de sortie 26 est bien en position de fermeture et il commande l'ouverture de l'électrovanne d'entrée 24. De la sorte, le gaz de combustion en pression au-dessus du liquide de refroidissement dans le vase d'expansion 10 est transféré alors en partie dans le bocal mesureur 20 et la pression interne du vase d'expansion 10 diminue jusqu'à la fermeture de l'électrovanne d'entrée 24 commandée par l'automate sur détection d'un seuil minimum prédéfinit. L'électrovanne 24 est refermée de façon à stocker du gaz de combustion dans le bocal mesureur 20, et à laisser s'accroître la pression en gaz de combustion dans le vase d'expansion 10. Lorsque la pression dans le vase d'expansion 10 atteint de nouveau la valeur donnée, l'électrovanne 24 est de nouveau ouverte pour laisser s'écouler une nouvelle quantité de gaz de combustion dans le bocal mesureur 20. Cette opération est répétée un certain nombre de fois jusqu'à ce que la pression interne en gaz de combustion dans le bocal mesureur 20 atteigne une pression voisine de ladite pression donnée et auquel cas, les gaz de combustion contenus dans le vase d'expansion 10 au-dessus du liquide de refroidissement ne peuvent plus s'écouler dans le bocal mesureur 20. Ensuite, dès que la pression en gaz de combustion dans le bocal mesureur 20 a atteint cette pression voisine de ladite pression donnée, les deux électrovanne 24, 26 étant maintenues dans une position de fermeture, l'automate 28 enregistre à la fois la pression réelle en gaz de combustion dans le bocal mesureur 20 et sa température par l'intermédiaire de la sonde de température 31. De la sorte, et selon une première approximation en utilisant la loi des gaz parfaits, l'automate 28 est susceptible de calculer le volume de gaz de combustion ramené à une température et à une pression standards, par exemple 298 K et 101 325 Pa. Une fois les valeurs de pression et de température enregistrées et la valeur du volume calculé éventuellement, l'automate 28 commande alors l'électrovanne de sortie 26 de manière à purger le bocal mesureur 20. Ce dernier est alors ramené à la pression atmosphérique, et l'électrovanne de sortie 26 est alors refermée. L'automate 28 comptabilise alors la réalisation d'un premier cycle dont il commande l'enregistrement par les moyens d'enregistrement et d'affichage 34 qui eux-mêmes affichent éventuellement le nombre de cycles. 7 2893085 Ensuite, l'automate 28 commande à nouveau l'électrovanne d'entrée 24 lorsque que le vase d'expansion 10 a atteint ladite valeur de pression donnée en gaz de combustion, de façon à remplir le bocal mesureur 20 à nouveau. 5 Le dispositif de mesure est ainsi adapté à fonctionner durant une période déterminée, et l'automate 28 est susceptible de fournir une valeur du volume de gaz de combustion qui a traversé le bocal mesureur 20 durant ladite période déterminée, ledit volume correspondant à la quantité de gaz de combustion issue du vase d'expansion 10 et par conséquent io l'automate 28 fournit une valeur de débit. Il est également susceptible de fournir un graphe représentant l'évolution du volume de gaz de combustion qui s'échappe du vase d'expansion 10 sur des intervalles de temps déterminés. 15 8 REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure de l'étanchéité d'un joint de culasse pour moteur à combustion interne, ledit moteur à combustion interne présentant un circuit de refroidissement isolé dudit moteur en partie par ledit joint de culasse, ledit circuit de refroidissement comprenant un vase d'expansion (10), des gaz de combustion dudit moteur étant susceptibles de fuir à travers ledit joint de culasse dans ledit circuit de refroidissement io pour rejoindre ledit vase d'expansion (10), ledit dispositif de mesure comprenant un bocal mesureur (20) étanche équipé d'une entrée (22) et d'une sortie (23), ladite entrée étant reliée audit vase d'expansion (10) et ladite sortie débouchant vers l'extérieur, ladite entrée (22) étant équipée d'une électrovanne d'entrée (24) et ladite sortie d'une électrovanne de 15 sortie (26), ledit dispositif de mesure comprenant des moyens de détermination d'une quantité de gaz contenu dans ledit bocal mesureur (20), ledit dispositif de mesure comprenant en outre des moyens de commande (28) destinés à actionner séquentiellement lesdites électrovannes d'entrée (24) et de sortie (26) pour récupérer lesdits gaz de 20 combustion provenant dudit vase d'expansion (10) dans ledit bocal mesureur (20) et pour purger ledit bocal mesureur lorsque lesdits moyens de mesure ont fourni une information représentative d'une quantité déterminée desdits gaz ; caractérisé en ce que lesdits moyens de détermination d'une 25 quantité de gaz comprennent des moyens de mesure de pression (30) en gaz dans ledit bocal mesureur (20). 2. Dispositif de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, un indicateur de pression (32) dudit vase d'expansion (10), ledit indicateur de pression étant relié auxdits moyens 30 de commande (28) de façon que lesdits moyens de commande actionnent ladite électrovanne d'entrée (24) pour transférer des gaz à l'intérieur duditbocal mesureur (20), lorsque la pression dudit vase d'expansion (10) a atteint une valeur donnée. 3. Dispositif de mesure selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de commande (28) actionnent ladite électrovanne de sortie (26), lorsque lesdits moyens de mesure de pression (30) fournissent une valeur de pression supérieure à un seuil déterminé auxdits moyens de commande (28). 4. Dispositif de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de mesure de io température (31) destinés à fournir une valeur de la température des gaz contenu dans ledit bocal mesureur (20) auxdits moyens de commande (28). 5. Dispositif de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend un compteur de purges (34), 15 destiné à enregistrer le nombre de cycle de remplissage et de vidange dudit bocal mesureur (20).