Brevet FR3000130A1 — publié le 20140627

Procédé de détection de l'usure des organes d'un dispositif lubrifié par écoulement fluidique et système associé L'invention concerne l'usure des organes d'un dispositif lubrifié par un écoulement fluidique, et plus particulièrement la détection de l'usure des organes d'un tel dispositif lubrifié. Dans un véhicule automobile comprenant un moteur combustion interne, les systèmes d'injection sont lubrifiés par le carburant même qu'ils injectent dans le circuit du moteur. Plus particulièrement, la pompe à haute pression d'un circuit d'alimentation du moteur d'un véhicule automobile est un dispositif lubrifié par le carburant la traversant. La pompe est soumise à des contraintes diverses. En effet, elle est soumise notamment à la pression exercée par les cylindres et à la tension de la courroie couplée à un arbre. Ces contraintes entraînent une certaine usure de la pompe à haute pression notamment entre la portion de l'arbre en rotation et les coussinets frottant dans la pompe. L'usure des pièces en frottement dans les organes des dispositifs d'injection constitue un indicateur nécessaire pour la qualification de la durabilité du moteur du véhicule automobile. Il est cependant peu aisé de mesurer directement l'usure de ces organes, ces organes étant généralement inaccessibles à moins de débarquer le dispositif hors du véhicule automobile et de l'analyser séparément. L'invention vise à résoudre ce problème en proposant un procédé et un système de détection de vieillissement des pièces des organes d'un dispositif lubrifié sans débarquer ou démonter ledit dispositif, en déterminant notamment l'usure des pièces à partir de la caractéristique fluidique du dispositif lubrifié exprimant les pertes de charge du dispositif en fonction du débit de fluide lubrifiant dans le dispositif. L'invention propose ainsi un système et un procédé de surveillance en continu de l'état des organes d'un dispositif traversé par un fluide lubrifiant à partir des caractéristiques mesurables du dispositif. L'invention a donc pour objet, un système de détection de l'usure des organes d'un dispositif traversé par un écoulement de fluide lubrifiant et lubrifié par ledit fluide lubrifiant comprenant : - des moyens de commande aptes à commander l'arrêt dudit dispositif, - des moyens d'injection aptes à faire circuler un fluide lubrifiant dans le dispositif à l'arrêt, - un capteur différentiel de pression apte à mesurer la perte de charge du dispositif à l'arrêt, - un débitmètre apte à mesurer le débit de fluide lubrifiant circulant dans le dispositif à l'arrêt, - des moyens de détermination d'un point caractéristique de fonctionnement du dispositif en fonction du débit mesuré et de la perte de charge mesurée, et - des moyens de comparaison aptes à comparer le point caractéristique déterminé à une zone de fonctionnement cartographiée en fonction du débit et de la perte de charge. Dans le cas d'une pompe à haute pression par exemple, l'usure des paliers se traduit par une augmentation du jeu entre les paliers et l'axe de rotation de l'arbre. L'augmentation du jeu entraîne une diminution des pertes de charge de l'écoulement de carburant à travers les jeux. La diminution des pertes de charge induit une migration du point caractéristique de fonctionnement de la pompe sur la caractéristique fluidique exprimant les pertes de charge en fonction du débit de fluide lubrifiant. La migration du point caractéristique d'un dispositif lubrifié permet donc de traduire l'état d'avancement de l'usure des organes constituant le dispositif. Avantageusement, le système de détection peut comprendre des moyens d'alerte aptes à émettre un signal d'alerte si le point caractéristique de fonctionnement est hors des limites de la zone cartographiée, de manière à prévenir l'utilisateur que le dispositif lubrifié doit être changé pour ne pas risquer par exemple de dégrader le circuit sur lequel le dispositif est raccordé. Le système de détection permet ainsi de réaliser une surveillance de l'état d'usure des organes d'un dispositif lubrifié, telle qu'une pompe à haute pression d'un système d'injection par exemple. Cette surveillance permet de déterminer précisément l'instant où l'utilisateur doit être alerté pour lui signaler un état de vieillissement avancé du dispositif lubrifié. Cette surveillance réalisée à partir des paramètres mesurés sur le dispositif permet d'ajuster l'émission du signal d'alerte en fonction de l'usure réelle du dispositif, et donc en fonction de l'utilisation du dispositif, contrairement aux systèmes d'alerte qui émettent un message d'alerte après un nombre prédéterminé d'arrêts du moteur du véhicule automobile. Dans un mode de réalisation, le système de détection est embarqué à bord d'un véhicule automobile comprenant un moteur et un dispositif lubrifié alimenté par le moteur, et les mesures de débit et de perte de charge sont réalisées à la suite de l'arrêt du moteur. En réalisant ainsi des mesures à chaque arrêt du moteur il est ainsi possible de surveiller de manière relativement continue le point caractéristique de fonctionnement du dispositif lubrifié. L'arrêt du moteur peut être un arrêt volontaire de l'utilisateur du véhicule en coupant le contact, ou bien un arrêt du moteur commandé par le véhicule automobile lorsqu'il est doté d'un système de commande du moteur connu en anglais sous la dénomination « Stop & Start ». Avantageusement, les moyens de commande peuvent également comporter un module d'arrêt séquentiel apte à commander régulièrement une interruption de fonctionnement du dispositif pendant un laps de temps permettant de réaliser les mesures de débit et de pression. Le module séquentiel peut ainsi permettre de déterminer un point caractéristique de fonctionnement alors que le moteur du véhicule automobile n'est pas à l'arrêt, le module déterminant un mode de fonctionnement du moteur dans lequel la dégradation des performances du véhicule est limitée au maximum pendant le temps de réalisation des mesures. L'invention a également pour objet, un véhicule automobile comprenant un dispositif lubrifié par écoulement fluidique et un système de détection de l'usure des organes du dispositif lubrifié tel que défini ci-dessus. Ledit dispositif lubrifié peut être traversé par un écoulement de carburant ou un écoulement d'huile par exemple. Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un procédé de détection de l'usure des organes d'un dispositif traversé par un écoulement de fluide lubrifiant et lubrifié par ledit fluide lubrifiant, dans lequel on arrête ledit dispositif, on injecte du fluide lubrifiant dans le dispositif à l'arrêt, on mesure le débit de fluide lubrifiant circulant dans le dispositif à l'arrêt et la perte de charge du dispositif, on détermine un point caractéristique de fonctionnement du dispositif en fonction du débit et de la perte de charge mesurés, et on compare le point caractéristique à une zone de fonctionnement cartographiée en fonction du débit de la perte de charge. De préférence, on émet un signal d'alerte si le point caractéristique est hors des limites de la zone cartographiée, sinon aucun signal n'est émis. Dans un mode de mise en oeuvre dans lequel le dispositif lubrifié est embarqué à bord d'un véhicule automobile comportant un moteur alimentant ledit dispositif, les mesures peuvent réalisées à l'arrêt du moteur. On peut également interrompre régulièrement le fonctionnement du dispositif pendant un laps de temps permettant de réaliser lesdites mesures de débit et de perte de charge. Avantageusement, la zone cartographiée peut en outre dépendre de la température du fluide lubrifiant. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'un mode de réalisation et d'un mode de mise en oeuvre de l'invention, nullement limitatifs, et des dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 représente de manière schématique un système de détection de l'usure des organes d'une pompe à haute pression d'un circuit d'injection d'un véhicule automobile selon un mode de réalisation de l'invention ; la figure 2 présente un organigramme d'un procédé de détection de l'usure des organes d'une pompe à haute pression d'un circuit d'injection d'un véhicule automobile selon un mode de mise en oeuvre ; la figure 3 illustre une caractéristique fluidique d'une pompe à haute pression neuve et d'une pompe à haute pression usée sur un graphique reportant la perte de charge de la pompe en fonction du débit de carburant traversant la pompe. Sur la figure 1 est représenté de manière schématique un système de détection 1 de l'usure des organes d'une pompe à haute pression 10 d'un circuit d'injection d'un véhicule automobile selon un mode de réalisation de l'invention. La pompe à haute pression 10 du circuit d'injection est traversée et lubrifiée par un flux de carburant. Le système de détection 1 comprend des moyens de commande 2, des moyens d'injection 3 de carburant dans la pompe à haute pression 10 ainsi qu'un capteur de pression différentielle 4 et un débitmètre 5 mesurant les caractéristiques de la pompe à haute pression 10 lorsqu'elle est à l'arrêt. Les moyens de commande 2 commandent l'arrêt de la pompe à haute pression 10 à chaque coupure du moteur du véhicule automobile. L'arrêt du moteur peut être un arrêt volontaire de l'utilisateur du véhicule en coupant le contact, ou bien un arrêt du moteur commandé par le véhicule automobile lorsqu'il est doté d'un système de commande du moteur de type « Stop & Start ». Pour déterminer et détecter l'usure des organes de la pompe à haute pression 10, les moyens de commande 2 génèrent ensuite un signal aux moyens d'injection 3 pour initier une injection de carburant dans la pompe à haute pression 10 arrêtée, et des signaux de commande au capteur de pression différentielle 4 et au débitmètre 5 pour mesurer la perte de charge et le débit dans la pompe à haute pression 10 à l'arrêt lorsque le carburant injecté par les moyens d'injection 2 traverse la pompe 10 à l'arrêt. La perte de charge de la pompe à haute pression 10 est mesurée a partir de la différence entre la pression d'entrée et la pression de sortie de la pompe 10 grâce au capteur de pression différentielle 4. Le système de détection 1 comprend également un calculateur 6 déterminant un point caractéristique de fonctionnement de la pompe à haute pression 10 à partir du débit et de la perte de charge mesurés, et un comparateur 7 apte à comparer ledit point caractéristique de fonctionnement déterminé à une zone de fonctionnement cartographiée en fonction du débit et de la perte de charge. L'usure d'une pompe à haute pression se traduit entre autre par une usure des paliers supportant l'arbre d'actionnement de la pompe. L'usure des paliers entraîne une augmentation du jeu entre les paliers et l'axe de rotation de l'arbre qui induit une diminution des pertes de charge de l'écoulement de carburant à travers les jeux. Ainsi pour une valeur de débit de carburant traversant la pompe à haute pression 10 la perte de charge varie en fonction du jeu entre les paliers et l'axe de rotation de l'arbre et donc en fonction de l'usure des paliers de la pompe 10. En comparant le point caractéristique de fonctionnement de la pompe à haute pression 10 à une zone de fonctionnement cartographiée pour une pompe à haute pression neuve, il est ainsi possible d'évaluer l'usure des organes de la pompe à haute pression 10, et donc l'état de vieillissement de la pompe. En effet, la diminution des pertes de charge générées par l'usure des paliers induit une migration du point caractéristique de fonctionnement de la pompe 10 sur la caractéristique fluidique exprimant les pertes de charge en fonction du débit de fluide lubrifiant, comme cela est illustré sur le graphique de la figure 3 représentant une courbe de caractéristique fluidique d'une pompe à haute pression neuve en trait plein et une courbe de caractéristique fluidique d'une pompe à haute pression usée en trait pointillé. Les caractéristiques fluidiques sont représentées sur le graphique de la figure 3 à partir des valeurs de pertes de charge en fonction du débit de fluide lubrifiant. Le comparateur 7 est couplé à une mémoire 8 comportant différentes cartographies définissant une zone de fonctionnement viable à partir des pertes de charge d'une pompe à haute pression en fonction du débit. Chaque cartographie mémorisée est réalisée pour une température de carburant différente. Ainsi, la comparaison avec le point caractéristique de fonctionnement peut être réalisée en tenant compte de la température du carburant circulant dans la pompe à haute pression 10. Le système de détection 1 comprend en outre des moyens d'alerte 9 couplés au comparateur 7. Lorsque le point caractéristique de fonctionnement déterminé par le calculateur 6 est hors des limites de la zone cartographiée, c'est-à-dire lorsque les pertes de charges sont inférieures à un seuil pour un débit donné, les moyens d'alerte 9 émettent un signal d'alerte de manière à prévenir l'utilisateur que la pompe à haute pression 10 doit être changée pour ne pas risquer de dégrader le reste du circuit sur lequel la pompe est raccordée. Une alerte peut ainsi être émise lorsque le système détecte que l'état de vieillissement de la pompe à haute pression 10 est avancée au point de devoir changer la pompe. Dans un autre mode de réalisation, les moyens de commande 2 peuvent également commander régulièrement une interruption de fonctionnement de la pompe à haute pression pendant un laps de temps suffisant pour mesurer le débit et la perte de charge de la pompe à l'arrêt à partir d'une injection de carburant. Sur la figure 2 est illustré un organigramme d'un procédé de détection de l'usure des organes d'une pompe à haute pression 10 traversée et lubrifiée par un écoulement de carburant selon un mode de mise en oeuvre. Dans une première étape 200, on arrête le fonctionnement de la pompe à haute pression 10. Puis dans une étape suivante 210, on injecte du carburant dans la pompe à haute pression 10 à l'arrêt. Lorsque la pompe à haute pression 10 est traversée par l'écoulement de carburant injecté, on mesure dans des étapes 220 et 230, le débit de carburant circulant dans la pompe à haute pression 10 à l'arrêt et la perte de charge de ladite pompe 10. Dans une étape suivante 240, on détermine un point caractéristique de fonctionnement de la pompe à haute pression 10 à partir du débit et de la perte de charge mesurés. Puis, dans une étape 250, on compare le point caractéristique de fonctionnement déterminé à une zone de fonctionnement cartographiée en fonction du débit et de la perte de charge. Si le point caractéristique de fonctionnement déterminé est hors des limites de la zone cartographiée, on émet, dans une étape 260, un signal d'alerte. Sinon, dans une étape 270, aucun signal n'est émis. L'invention permet ainsi de surveiller le vieillissement des pièces des organes d'un dispositif lubrifié, c'est-à-dire l'usure des pièces, à partir de mesures caractéristiques du dispositif. Il est ainsi possible de déterminer une caractéristique fluidique dudit dispositif exprimant les pertes de charge du dispositif en fonction du débit de fluide lubrifiant dans le dispositif lubrifié sans débarquer ou démonter ledit dispositif. L'invention permet notamment une surveillance en continu de l'état des organes du dispositif traversé par le fluide lubrifiant à partir des caractéristiques mesurables du dispositif. REVENDICATIONS1. Système de détection (1) de l'usure des organes d'un dispositif (10) traversé par un écoulement de fluide lubrifiant et lubrifié par ledit fluide lubrifiant, caractérisé en ce qu'il comprend : - des moyens de commande (2) aptes à commander l'arrêt dudit dispositif, - des moyens d'injection (3) aptes à faire circuler un fluide lubrifiant dans le dispositif (10) à l'arrêt, - un capteur différentiel de pression (4) apte à mesurer la perte de charge du dispositif (10) à l'arrêt, - un débitmètre (5) apte à mesurer le débit de fluide lubrifiant circulant dans le dispositif (10) à l'arrêt, - des moyens de détermination (6) d'un point caractéristique de fonctionnement du dispositif en fonction du débit mesuré et de la perte de charge mesurée, et - des moyens de comparaison (7) aptes à comparer le point caractéristique déterminé à une zone de fonctionnement cartographiée en fonction du débit et de la perte de charge. 2. Système (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'alerte aptes à émettre un signal d'alerte si le point caractéristique est hors des limites de la zone cartographiée. 3. Système (1) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est embarqué à bord d'un véhicule automobile comprenant un moteur et un dispositif lubrifié (10) alimenté par le moteur, les mesures de débit et de perte de charge étant réalisées à la suite de l'arrêt du moteur. 4. Système (1) selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel les moyens de commande (2) comportent un module d'arrêt séquentiel apte à commander régulièrement une interruption de fonctionnement du dispositif (10) pendant un laps de temps permettant de réaliser les mesures de débit et de pression. 5. Véhicule automobile comprenant un dispositif lubrifié (10) par écoulement fluidique, caractérisé en ce qu'il comprend un systèmede détection (1) de l'usure des organes du dispositif lubrifié selon l'une des revendications 1 à 4. 6. Procédé de détection de l'usure des organes d'un dispositif (10) traversé par un écoulement de fluide lubrifiant et lubrifié par ledit fluide lubrifiant, caractérisé en ce que : a) on arrête ledit dispositif (10), b) on injecte du fluide lubrifiant dans le dispositif (10) 1 ' arrêt, c) on mesure le débit de fluide lubrifiant circulant dans le dispositif à l'arrêt et la perte de charge du dispositif (10), d) on détermine un point caractéristique de fonctionnement du dispositif (10) en fonction du débit et de la perte de charge mesurés, et e) on compare le point caractéristique à une zone de fonctionnement cartographiée en fonction du débit de la perte de charge. 7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel on émet un signal d'alerte si le point caractéristique est hors des limites de la zone cartographiée, sinon aucun signal n'est émis. 8. Procédé selon l'une des revendications 6 ou 7, dans lequel le dispositif lubrifié (10) est embarqué à bord d'un véhicule automobile comportant un moteur alimentant ledit dispositif (10) et les mesures sont réalisées à l'arrêt du moteur. 9. Procédé selon l'une des revendications 6 à 8, dans lequel on interrompt régulièrement le fonctionnement du dispositif (10) pendant un laps de temps permettant de réaliser lesdites mesures de débit et de perte de charge. 10. Procédé selon l'une des revendications 6 à 9, dans lequel la zone cartographiée dépend en outre de la température du fluide lubrifiant.