Brevet FR2908826A1 — publié le 20080523

Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé de diagnostic d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile comportant au moins une unité de capteur avec au moins un récepteur de son qui convertit les ondes sonores en un signal électrique. L'invention concerne également un dispositif, notamment un appareil de commande pour la mise en oeuvre d'un tel procédé, ainsi qu'un programme d'ordinateur avec un code programme pour exécuter toutes les étapes d'un tel procédé. Etat de la technique Dans les véhicules de modèles anciens, le conducteur a la possibilité de déceler des défauts ou des dommages ou d'éventuelles difficultés par le bruit du moteur. Par exemple, on peut entendre le sifflement d'une courroie trapézoïdale et déceler ainsi un éventuel défaut tel que par exemple la trop faible tension de la courroie trapézoïdale. Le battement du turbocompresseur peut également être perçu, etc.... L'amortissement du bruit dans l'enceinte du moteur et dans l'habitacle, dans les véhicules actuels, est poussé à un niveau tel que la possibilité évoquée ci-dessus disparaît pratiquement complètement et le conducteur ne peut s'appuyer que sur le diagnostic ou des voyants lumineux correspondant aux diffé- rents composants du véhicule ou du moteur. But de l'invention La présente invention a pour but de développer des moyens de diagnostic des composants d'un véhicule, notamment du moteur à combustion interne et de ses composants. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'on capte les ondes sonores du moteur à combustion interne à l'aide du récepteur de son de l'unité de capteur et on les convertit en un signal électrique, et on utilise le signal électrique pour diagnostiquer l'état de fonctionnement du moteur à combustion interne. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre et un programme d'ordinateur pour l'exécution du procédé. 2908826 2 En d'autres termes, et comme déjà indiqué ci-dessus, le procédé selon l'invention pour diagnostiquer un moteur à combustion interne équipant un véhicule automobile utilise au moins une unité de capteur avec au moins un récepteur de son qui convertit les ondes so- 5 nores en un signal électrique, les ondes sonores du moteur à combustion interne étant captées avec le récepteur de son de l'unité de capteur pour être converties en un signal électrique. Ce signal électrique est alors utilisé pour le diagnostic de l'état de fonctionnement du moteur à combustion interne. Le diagnostic de l'état de fonctionnement comprend 10 à la fois un diagnostic des défauts tels que par exemple des équipements défaillants du moteur à combustion, mais aussi la surveillance de paramètres de fonctionnement tels que les instants d'injection, les quantités injectées, les instants d'allumage, les instants d'ouverture et de fermeture des soupapes, les vibrations ou analogues. Le récepteur de 15 son est habituellement un micro. De préférence, il est prévu que les ondes sonores comprennent les ondes aériennes ou dans l'air et/ou le bruit de structure. Le son dans l'air est transmis par l'air ambiant entre le moteur à combustion interne ou les équipements installés sur le moteur à combus- 20 tion interne et le récepteur ; le bruit de structure est lui transmis de façon correspondante par les corps solides tels que la carrosserie du véhicule, entre le moteur et les équipements associés, et le récepteur. Les ondes sonores comprennent de préférence les ondes sonores du domaine des ultrasons. L'unité de capteur comporte de préférence un émetteur de son et un récepteur de son. L'unité de capteur est notamment constituée par des capteurs à ultrasons qui s'utilisent normalement pour des fonctions telles que l'assistance aux manoeuvres de stationnement, à la mesure d'un intervalle de stationnement ou autres. Les capteurs à ultrasons disposent d'un émetteur à ultrasons et 30 d'un récepteur à ultrasons ; le capteur à ultrasons émet un signal à ultrafréquences réfléchi par un objet situé à proximité et le signal réfléchi est de nouveau reçu par le récepteur. La distance par rapport à l'objet se mesure en fonction du temps de parcours. Selon l'invention, le récepteur fonctionne seul et indé-35 pendamment et non plus en combinaison avec l'émetteur comme instal- 2908826 3 lation de réception d'émetteur. L'émetteur de son et le récepteur de son sont installés de préférence pour émettre et recevoir des ultrasons. L'unité de capteur peut être réalisée comme ensemble fermé ; on peut également avoir des émetteurs et récepteurs distincts installés dans un 5 véhicule automobile. Habituellement, on a plusieurs unités de capteur pour la mesure de distances dans un véhicule automobile, par exemple deux unités dans la zone frontale et deux dans la zone arrière de sorte qu'au niveau de l'arête avant et arrière gauche et droite du véhicule on pourra mesurer une distance. 10 Selon le procédé de l'invention, tous les capteurs du véhicule ou les parties de ceux-ci ou seulement un unique capteur peuvent servir à mesurer le son. Si seulement un capteur ou une partie de capteur sont utilisés pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, il est intéressant de sélectionner un ou plusieurs capteurs installés pour la 15 transmission du son aérien ou des bruits de structure du moteur à combustion interne dans le véhicule, par exemple des récepteurs avec des capteurs installés à proximité du moteur à combustion interne. Il est notamment prévu d'utiliser le signal électrique pour diagnostiquer l'état de fonctionnement du moteur à combustion interne 20 en déterminant les composants du signal pour des spectres de fréquences prédéfinis. Certaines perturbations, défauts ou incidents d'un moteur à combustion interne ou des équipements associés génèrent des vibrations et ainsi des bruits de structure ou des bruits aériens de fréquence déterminée. Si le spectre sonore capté par une unité de capteur 25 ou le récepteur de l'unité de capteur présente une amplitude maximale pour une certaine fréquence, cela indique qu'il y a un défaut correspondant. Au lieu d'une fréquence on peut également comparer le spectre de fréquence à un spectre de comparaison correspondant à un défaut du moteur à combustion interne, par exemple par des procédés de compa- 30 raison tels qu'un schéma dit de concordance ou par une corrélation croisée avec le spectre de comparaison. En dépassant une amplitude maximale d'un spectre, on émet de préférence un défaut associé au spectre. De façon correspondante, lorsqu'on dépasse une valeur maxi-male d'une corrélation croisée entre le spectre de fréquence et le spectre 2908826 4 de comparaison, on indique le défaut associé au spectre de comparai-son. Il est notamment prévu de capter les ondes sonores du moteur à combustion interne avec le récepteur de l'unité de capteur 5 lorsqu'on dépasse la vitesse minimale du véhicule. Ainsi, le procédé selon l'invention est seulement utilisé au-dessus de la vitesse minimale alors qu'en dessous de cette vitesse minimale, le procédé n'est pas appliqué. Le problème ci-dessus est également résolu par un dispositif, notamment un appareil de commande d'un moteur à combustion interne conçu pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention et aussi par un programme d'ordinateur avec un code programme pour exécuter toutes les étapes selon le procédé de l'invention lorsqu'il est exécuté par un ordinateur. 15 Le problème évoqué ci-dessus est également résolu par l'application d'une unité de capteur, notamment d'un capteur de dis-tance à ultrasons, appliqué à un véhicule automobile pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Dessins 20 La présente invention est décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans le dessin annexé dans lequel : la figure unique est un schéma d'un véhicule équipé d'unités de capteur. 25 Description du mode de réalisation de l'invention La figure unique montre un schéma d'un véhicule 1 équipé d'un moteur à combustion interne 2 ; il s'agit d'un moteur à essence, d'un moteur Diesel, ou d'un moteur rotatif ; une transmission non dé-taillée, par exemple une transmission à boîte de vitesses reliée au mo-30 Leur par un embrayage ou encore une transmission automatique entraîne les roues motrices 3. Le véhicule automobile 1 est équipé d'un appareil de commande 4 qui assure la commande de toutes les fonctions entre autres également celle du moteur à combustion interne. L'appareil de commande 4 peut être réparti en des appareils de corn- 35 mande séparés pour assurer des fonctions différentes. Ainsi par exem- 2908826 5 pie l'appareil de commande gère le moteur à combustion interne directement ainsi qu'un appareil de commande pour commander les fonctions de combustion et pour émettre des informations acoustiques ou optiques ou recevoir des entrées de commande. Le véhicule automobile 5 comporte plusieurs unités de capteur 5 ayant chacune un émetteur de son 6 et un récepteur de son 7. Le ou les émetteurs de son 6 et le ou les récepteurs de son 7 sont par exemple des émetteurs à ultrasons ou des récepteurs à ultrasons comme cela est connu dans l'état de la technique pour les systèmes d'assistance aux manoeuvres de stationnement. Au 10 moins l'un des récepteurs de son 7 peut être conçu en outre pour recevoir des sons au-delà des ultrasons. Les unités de capteur 5 sont reliées chacune par des lignes électriques 8 ou par exemple par un système de bus tel qu'un bus CAN à l'appareil de commande 4. Les unités de capteur servent de façon connue en soi à la mesure de la distance entre le 15 véhicule et les obstacles, par exemple pour l'assistance aux manoeuvres de stationnement ou des fonctions analogues. En fonctionnement, le moteur à combustion interne 2 génère des ondes sonores qui se développement sous la forme de sons aériens et aussi de bruits de structure transmis par la carrosserie du 20 véhicule. En particulier, suivant la réalisation des unités de capteur le son aérien mais aussi les bruits de structure du moteur à combustion interne en fonctionnement peuvent être reçus par les récepteurs de sons 7 de l'unité de capteur 5. Le cas échéant, des mesures particulières sont prises, par exemple des ouvertures ou des moyens analogues 25 pour transmettre les ondes sonores de l'enceinte du moteur logeant le moteur à combustion interne 2 à au moins un récepteur de son 7 des unités de capteur 5. Lorsque le moteur à combustion interne fonctionne, les ondes sonores atteignent au moins une des unités de capteur 5 pour 30 être transformées en signaux électriques par le récepteur de son 7 et ces signaux sont transmis à l'appareil de commande 4. Les signaux électriques peuvent être exploités par exemple dans l'espace temps ou l'espace fréquence après une transformation de Fourier ou une transformation de Fourier rapide FFT. Le spectre de fréquence du signal élec- 35 trique et ainsi le spectre de fréquence des ondes sonores mesurées sont 2908826 6 comparés par exemple à des spectres de fréquences de comparaisons ; les spectres de fréquences de comparaisons sont enregistrés à partir de moteurs à combustion interne dont des parties ou des modules sont défectueux. Les parties ou les modules défectueux d'un moteur à coin- 5 bustion interne peuvent ainsi générer les spectres de fréquence différents du spectre de fréquence d'origine. Une courroie trapézoïdale servant par exemple à l'entraînement de la génératrice du moteur à combustion interne et dont la tension est trop faible et commence ainsi à prendre du mou, lo crée un sifflement caractéristique de fréquence élevée. Le sifflement de la courroie trapézoïdale augmente la composante correspondante du signal pour la fréquence de sifflement. Cette caractéristique est mesurée par le récepteur de son 7 de l'unité de capteur 5. Si l'amplitude de cette composante spectrale dépasse une amplitude maximale, l'appareil de 15 commande 4 génère un défaut correspondant qui est émis ici comme information indiquant la trop faible tension de la courroie trapézoïdale. Ce défaut peut être enregistré dans un appareil de commande, par exemple comme bit de défaut et être explicité en même temps ou en va-riante par un signal optique et/ou acoustique pour être indiqué au 20 conducteur du véhicule. Si cet état persiste avec une amplitude supérieure à l'amplitude maximale pour une durée prédéfinie At, on lance une unité de diagnostic. L'unité de diagnostic analyse le signal fourni par le récepteur de l'unité de capteur 15 et le cas échéant commute la sensibilité des capteurs. L'unité de diagnostic fournit ainsi une évalua- 25 tion concernant le type de perturbation du moteur à combustion in-terne ; s'il s'agit d'une courroie trapézoïdale, mal tendue. Si avec le couple moteur on constate que les signaux de perturbation se produisent même lorsque le turbocompresseur n'accélère pas, cela permet d'exclure l'accélération du turbocompresseur comme cause de cette 30 composante de signal. Le conducteur est ainsi informé que les problèmes concernent probablement la tension de la courroie trapézoïdale. Un autre exemple d'une application du procédé de l'invention est la surveillance du turbocompresseur. Le palier du turbo-compresseur commence par exemple à s'user à cause du vieillissement. 35 Lorsqu'un couple élevé est demandé au moteur, le turbocompresseur 2908826 7 démarre et génère ainsi un sifflement de fréquence élevée. Le sifflement du turbocompresseur augmente la composante de signal correspondante de façon significative pour la fréquence correspondant au siffle-ment. Si le sifflement persiste pendant une durée prédéterminée At et si 5 l'amplitude de la fréquence correspondante pour cette durée At dépasse une amplitude maximale, on lance une unité de diagnostic. l'unité de diagnostic analyse le signal, commute le cas échéant plusieurs fois la sensibilité des capteurs et fournit une évaluation relative à la nature et le cas échéant à l'importance de la perturbation ou du dommage. A 10 l'aide du couple moteur on constate alors que les signaux perturbateurs ne se produisent que pendant l'accélération du turbocompresseur. A partir d'environ 50 km/h, on commute les récepteurs de son 7 des unités de capteur sur une sensibilité telle que le bruit de fonctionnement du moteur, sans défaut, ne génère que peu de signaux 15 dans la plage des ultrasons. Pour cela, on diminue la sensibilité des récepteurs de son 7 par rapport au fonctionnement pour la détection de distance. 20 REVENDICATIONS 1 ) Procédé de diagnostic d'un moteur à combustion interne (1) d'un véhicule automobile (1) comportant au moins une unité de capteur (5) avec au moins un récepteur de son (7) qui convertit les ondes sonores en un signal électrique, caractérisé en ce qu' on capte les ondes sonores du moteur à combustion interne (2) à l'aide du récepteur de son (7) de l'unité de capteur (5) et on les convertit en un signal électrique,et on utilise le signal électrique pour diagnostiquer l'état de fonctionne-ment du moteur à combustion interne (2). 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ondes sonores comprennent les ondes aériennes et le bruit de structure. 3 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité de capteur (5) comprend un émetteur de son (6) et un récepteur de son (7). 4 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'émetteur de son (6) et le récepteur de son (7) sont prévus pour émettre ou recevoir des ultrasons. 5 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé par l'utilisation du signal électrique pour diagnostiquer l'état de fonctionnement du moteur à combustion interne en déterminant les composantes du signal pour des spectres de fréquences prédéfinis. 6 ) Procédé selon la revendication 5, 35 caractérisé en ce que 2908826 9 le spectre de fréquence est comparé à un spectre de comparaison pour un défaut du moteur à combustion interne (2). 7 ) Procédé selon la revendication 5 ou 6, 5 caractérisé en ce qu' en cas de dépassement d'une amplitude maximale d'un spectre un émet un défaut associé au spectre. 8 ) Procédé selon la revendication 6, l0 caractérisé en ce qu' en cas de dépassement d'une valeur maximale d'une corrélation croisée entre le spectre de fréquence et le spectre de comparaison, on émet un défaut associé au spectre de comparaison. 15 9 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on capte les ondes sonores du moteur à combustion interne (2) avec le récepteur de son (7) de l'unité de capteur (5) au-dessus d'une vitesse minimale du véhicule (1). 20 10 ) Application d'une unité de capteur (5), notamment d'un capteur de distance à ultrasons dans un véhicule automobile pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 9. 25