Brevet FR2905419A1 — publié le 20080307

Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé de gestion d'un appareil de suralimentation d'un moteur à combustion interne selon lequel un capteur inductif installé au niveau d'un élément mobile de l'appareil de suralimentation notamment d'un élément rotatif, permet de recueillir un signal de capteur représentant le mouvement ou la rotation de l'élément. Etat de la technique On connaît de tels procédés utilisés par exemple pour déterminer la vitesse de rotation d'un élément rotatif tel que par exemple un rotor de compresseur de turbocompresseur de gaz d'échappement. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un pro- cédé du type défini ci-dessus pour améliorer la sécurité de fonctionne-ment de l'appareil de suralimentation et de permettre en même temps un meilleur contrôle du fonctionnement. Exposé et avantages de l'invention A cet effet l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'on exploite le signal du capteur inductif pour conclure à des déviations de l'appareil de suralimentation notamment de l'élément mobile ou rotatif, par rapport à un fonctionnement idéal. Avantages de l'invention Dans les systèmes usuels, on exploite le signal du capteur uniquement pour analyser le signal du capteur et en déterminer les composantes périodiques correspondant à la vitesse de rotation de l'élément rotatif. A la différence de cela, le procédé de gestion selon l'invention prévoit une exploitation poussée du signal fourni par le cap- teur inductif pour conclure aux états de fonctionnement de l'appareil de suralimentation ou des éléments mobiles/rotatifs qui ne correspondent pas à un état de fonctionnement idéal. Selon les recherches de la demanderesse, des tolérances même faibles d'un composant de l'appareil de suralimentation comme par exemple du rotor de compresseur d'un turbocompresseur de gaz 2905419 2 d'échappement se traduisent par une rotation excentrée, des mouvements de nutation ou analogues qui modulent le signal de capteur, car la distance des aubes du rotor de compresseur par rapport au capteur varie non seulement à cause de la rotation normale du rotor de corn- 5 presseur, mais également à cause du mouvement de nutation non voulu. Une telle modulation peut être exploitée selon l'invention pour obtenir des informations concernant un fonctionnement non idéal de l'appareil de suralimentation. Selon l'invention, on a une exploitation particulièrement 10 sensible et précise du comportement de fonctionnement de l'appareil de suralimentation si le capteur inductif est un capteur GMR, c'est-à-dire un capteur inductif utilisant le principe de la résistance magnétique géante GMR. En particulier, la surveillance ou contrôle du vieillisse- 15 ment ou d'une détérioration continue d'un état de fonctionnement de l'appareil de suralimentation se réalise avantageusement selon l'invention en ce que le signal réel de capteur fourni pendant le fonctionnement de l'appareil de suralimentation est comparé à un signal de référence de capteur. Il est en outre avantageux d'enregistrer en mé- 20 moire un ou plusieurs signaux réels de capteur, saisis, pour les utiliser pour les exploitations futures. On augmente avantageusement la sécurité de fonctionnement si selon le résultat de la comparaison, on lance une réaction de défaut et/ ou une signalisation en particulier une signalisation optique 25 et/ou acoustique. Comme réaction de défaut, on peut par exemple avoir le passage en mode de fonctionnement de secours ou l'enregistrement en mémoire d'un défaut dans la mémoire de défaut de l'appareil de commande agissant sur l'appareil de suralimentation. Dans le cas d'un appareil de suralimentation en forme de 30 turbocompresseur de gaz d'échappement, selon une variante de l'invention, à partir du signal de capteur, on déduit des informations concernant la température des gaz d'échappement car un apport de chaleur par les gaz d'échappement produit des variations de longueur des composants de l'appareil de suralimentation qui engendrent une 35 modification caractéristique du signal de capteur. 2905419 3 Globalement, l'exploitation selon l'invention permet également de reconnaître avantageusement l'état de pompage de l'appareil de suralimentation selon lequel l'air revient du côté haute pression vers le côté basse pression. Pour éviter les variations de pression dangereu- 5 ses qui en résulte et les contraintes de couple appliquées au rotor de compresseur, le procédé selon l'invention permet avantageusement de déterminer la limite de pompage et de modifier la commande de l'appareil de suralimentation. Il est particulièrement avantageux de réaliser le procédé 10 selon l'invention sous la forme d'un programme d'ordinateur enregistré par exemple sur un support d'enregistrement électronique et de l'associer à un appareil de commande de l'appareil de suralimentation d'un moteur à combustion interne, conçu pour exécuter le procédé selon l'invention. 15 Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure la est une vue schématique d'un moteur à combustion in- 20 terne avec comme appareil de suralimentation un turbocompresseur de gaz d'échappement, - la figure lb est une coupe partielle du compresseur du turbocompresseur de gaz d'échappement de la figure la, et - la figure 2 est un ordinogramme simplifié d'un mode de réalisation 25 du procédé de l'invention. Description de modes de réalisation de l'invention Un moteur à combustion interne installé dans un véhicule non représenté porte globalement la référence 10 à la figure la. La figure la ne montre que les composants principaux du moteur à com- 30 bustion interne 10 en liaison avec la présente invention. Le moteur à combustion interne 10 comporte quatre cylindres 12a-12d. Sur le côté sortie des cylindres 12a-12d, on a un col-lecteur 22 recevant les gaz d'échappement sortant des chambres de combustion des cylindres 12a-12d pour alimenter un turbocompresseur 35 de gaz d'échappement 24. 2905419 4 Le turbocompresseur de gaz d'échappement 24 est fixé par son boîtier 26 au collecteur 22. Sur le côté gauche du turbocompresseur 24 selon la figure la, on a un boîtier de compresseur 28 qui comprime l'air comburant aspiré. Le boîtier de compresseur 28 avec le 5 rotor de compresseur qui n'apparaît pas à la figure la constitue le côté suralimentation du turbocompresseur de gaz d'échappement 24. Un capteur inductif 30 réalisé de préférence sous la forme d'un capteur GMR est installé dans le boîtier de compresseur 28 ; ce capteur est relié à l'appareil de commande 32 par une ligne de 10 transmission de signaux. Les injecteurs 14a-14d et les installations d'allumage 16a-16d sont reliés à l'appareil de commande 32 par des lignes de transmission de signaux et sont commandés par celui-ci. La figure lb montre le détail du compresseur 28 de la figure la. Selon la figure lb, le capteur GMR 30 est installé au niveau du 15 rotor 28a du compresseur 28 de façon à fournir un signal de capteur représentant la rotation du rotor 28a pendant le fonctionnement du turbocompresseur de gaz d'échappement 24 (figure la). Le signal de capteur est exploité de façon connue en soi par l'appareil de commande 32 pour obtenir la vitesse de rotation du rotor de compresseur 28a. 20 Selon l'invention, on exploite également en plus le signal du capteur GMR 30 pour déterminer les déviations du turbocompresseur de gaz d'échappement 24 et notamment du rotor 28a du compresseur 28 par rapport au fonctionnement idéal. Le fonctionnement idéal est un fonctionnement pour lequel il n'y a pas d'effet de vieillissement ni 25 autre effet d'usure ou de perturbation de fonctionnement. Les recherches de la demanderesse ont montré que déjà pour de faibles effets de vieillissement ou d'usure des composants du turbocompresseur de gaz d'échappement 24 notamment des composants rotatifs 28a, le signal fourni par le capteur GMR 30 a des modu- 30 lations correspondant aux effets d'usure qui apparaissent. Le comportement en fonctionnement selon l'invention prévoit de façon correspondante une exploitation de cette modulation du signal de capteur pour tirer des conclusions quant aux effets de vieillissement ou d'usure de l'appareil de suralimentation 24 notam- 35 ment du rotor 28a du compresseur 28. 2905419 5 La figure 2 montre un ordinogramme simplifié d'un mode de réalisation du procédé de fonctionnement selon l'invention. Tout d'abord dans l'étape 100, on active le procédé selon l'invention (départ). Pendant le fonctionnement, on enregistre avanta- 5 geusement le signal du capteur GMR 30 ou son chronogramme, selon l'invention, ce qui se traduit ensuite par un signal appelé signal réel de capteur. Les signaux réels de capteur saisis une fois sont enregistrés de préférence pour être exploités ensuite. Le signal réel de capteur est comparé selon l'invention, 10 dans l'étape de procédé 110 à un signal de référence de capteur ; à par-tir des éventuelles déviations, on tire ainsi des conclusions quant à l'usure ou à un vieillissement du turbocompresseur de gaz d'échappement 24 ou du rotor 28a du compresseur 28. Le signal de référence de capteur peut être par exemple un signal de capteur comme 15 ceux que l'on a dans un turbocompresseur de gaz d'échappement 9, fonctionnant sans défaut et qui n'a pas encore d'effet de vieillissement. En variante ou en complément de la comparaison 110, entre au moins un signal réel de capteur et le signal de référence de capteur, on peut également effectuer successivement une comparaison 20 de plusieurs signaux réels de capteur et qui proviennent de préférence de cycles de fonctionnement antérieurs du turbocompresseur de gaz d'échappement 24 et ont été mémorisés pour une exploitation ultérieure. La comparaison 110 selon l'invention donne avantageusement des grandeurs quantifiant les déviations du turbocompresseur de gaz d'échappement 24 par rapport à un mode de fonctionnement idéal, c'est-à-dire mettant en évidence les effets de vieillissement. Ces résultats seront comparés ci-après dans l'étape 120 à un seuil prédéfini et si la grandeur du résultat dépasse le seuil, on 30 lance selon l'invention dans l'étape 130 du procédé une réaction de dé-faut. Dans le cas contraire, on revient de l'étape 120 du comparateur à l'étape 100 pour parcourir un nouveau cycle du procédé de fonctionne-ment selon l'invention. Dans le cas de la réaction de défaut selon l'étape 130, il 35 s'agit par exemple du passage du turbocompresseur de gaz 2905419 6 d'échappement 24 en fonctionnement de secours ou de la mise en mémoire de l'enregistrement d'un défaut dans la mémoire de défaut de l'appareil de commande 32 (figure 1). On peut avoir une signalisation acoustique et/ou optique 5 des résultats de comparaison dans l'étape 130 du procédé de l'invention. La comparaison selon l'invention du signal réel de capteur et du signal de référence de capteur peut consister par exemple à comparer les deux modèles de signaux, leur niveau ou autres caractéristiques des signaux ; en particulier on peut envisager l'analyse des signaux de capteur dans la plage des fréquences. On peut également former la différence de signaux différents et appliquer également d'autres procédés d'exploitation connus. Les signaux de référence de capteur et les signaux réels 15 de capteur peuvent être enregistrés au choix dans des tableaux spéciaux de valeurs, des unités de mémoire d'un réseau neuronal ou autres unités d'enregistrement par exemple dans l'appareil de commande 32. Il est en outre possible de compléter ou d'adapter des si- 20 gnaux réels de capteur déjà enregistrés par des signaux réels de capteur obtenus pendant un cycle de fonctionnement actuel du turbocompresseur de gaz d'échappement 24 ce qui permet une actualisation adaptative des signaux concernés. Globalement, le procédé de fonctionnement selon 25 l'invention permet avantageusement de déduire un état de vieillissement du turbocompresseur de gaz d'échappement 24 par des critères. Par exemple, l'usure liée à la durée de fonctionnement du turbocompresseur de gaz d'échappement, dans le palier du rotor de compresseur 28a peut engendrer des mouvements de nutation du rotor 28a qui n'existent 30 pas lorsque le rotor 28a est neuf c'est-à-dire pour un état de fonctionnement idéal. Du fait de la variation liée à ces mouvements de nutation de la distance entre les aubes du compresseur et le capteur GMR 30 se traduit par une modulation du signal de capteur qui est exploitée selon l'invention pour conclure à un état de vieillissement correspondant. 2905419 7 Selon une autre variante très avantageuse du procédé de l'invention, le signal du capteur GMR 30 fournit une information con-cernant la température des gaz d'échappement. Cela est possible avantageusement selon l'invention si la matière dans laquelle sont réalisés 5 les composants du turbocompresseur de gaz d'échappement 24 pré-sente une dilatation thermique susceptible d'influencer la formation du signal du capteur GMR 30. A mesure que la température des gaz d'échappement augmente, on a par exemple une augmentation de l'intervalle entre le capteur GMR 30 et le rotor 28a du compresseur 28. 10 Cela permet de tirer des conclusions quant à l'apport thermique conditionné par les gaz d'échappement et apporté au turbocompresseur de gaz d'échappement 24. Par un calibrage approprié de l'intervalle mesuré entre les aubes du rotor de compresseur 28 et le capteur GMR 30, on peut ainsi créer selon l'invention un autre procédé de diagnostic no- 15 tamment destiné à protéger le turbocompresseur de gaz d'échappement 24 contre les températures trop élevées des gaz d'échappement. De façon analogue à la réaction liée au résultat de la comparaison entre les signaux réels et les signaux de référence du capteur, pour des réactions de défaut 130 on peut par exemple en cas de dépassement d'une tem- 20 pérature maximale autorisée des gaz d'échappement, prévoir une signalisation acoustique et/ou optique correspondante ou encore lancer d'autres réactions de défaut ou neutraliser le turbocompresseur de gaz d'échappement 24. Le procédé de gestion de fonctionnement selon l'invention 25 peut également s'appliquer avantageusement à des appareils de suralimentation de moteur à combustion interne fonctionnant selon le principe du piston à mouvement alternatif ou analogue. Dans le cas de tels appareils de suralimentation, l'élément de capteur 30 peut être installé avantageusement de façon très générale au niveau d'un élément mobile 30 de l'appareil de suralimentation, par exemple au niveau du piston à mouvement de translation. De façon analogue à la saisie d'une rotation dans le cas de rotor de compresseur, on peut ainsi saisir le mouvement du piston et l'exploiter selon le procédé de l'invention pour avoir des indications permettant de tirer des conclusions quant à un fonctionne- 35 ment non idéal ou à de l'usure. REVENDICATIONS 1 ) Procédé de gestion d'un appareil de suralimentation (24) d'un moteur à combustion interne (10) selon lequel un capteur inductif (30), installé au niveau d'un élément (28a) mobile de l'appareil de surali- mentation (24) notamment d'un élément rotatif, permet de recueillir un signal de capteur représentant le mouvement ou la rotation de l'élément (28a), caractérisé en ce qu' on exploite le signal du capteur inductif (30) pour conclure à des déviations de l'appareil de suralimentation (24) notamment de l'élément mobile ou rotatif (28a), par rapport à un fonctionnement idéal. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que 15 le capteur inductif (30) est un capteur GMR. 3 ) Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on compare le signal réel de capteur à un signal de référence de cap- 20 teur, le signal réel étant obtenu pendant le fonctionnement de l'appareil de suralimentation (24). 4 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' 25 on enregistre en mémoire un ou plusieurs signaux réels de capteur, saisis notamment pour une exploitation ultérieure. 5 ) Procédé selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu' 30 à partir du résultat d'une comparaison (120) entre au moins un signal réel de capteur et un signal de référence de capteur, et/ ou entre plu-sieurs signaux réels de capteur entre eux, on conclut à un état de fonctionnement et/ou de vieillissement de l'appareil de suralimentation (24). 35 6 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, 2905419 9 caractérisé en ce qu' en fonction du résultat de la comparaison (120), on lance une réaction de défaut et/ ou une signalisation, notamment une signalisation optique et/ou acoustique. 5 7 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'appareil de suralimentation (24) est un turbocompresseur de gaz d'échappement et à partir du signal de capteur, on déduit une information concernant la température des gaz d'échappement. 8 ) Programme d'ordinateur, caractérisé en ce qu' il est conçu pour exécuter le procédé selon l'une quelconque des reven-15 dications 1 à 7. 9 ) Support d'enregistrement électronique contenant un programme d'ordinateur pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7. 20 10 ) Appareil de commande (32) pour un appareil de suralimentation (24) d'un moteur à combustion interne (10), caractérisé en ce qu' il est conçu pour exécuter le procédé selon l'une quelconque des reven-25 dications 1 à 7. 30