Brevet FR3095781A1 — publié le 20201113

Description Titre de l'invention : PROCÉDÉ DE DIAGNOSTIC FONCTIONNEL DE L'EMBRAYAGE D'UN COMPRESSEUR DE CLIMATISATION ENTRAINÉ PAR UN MOTEUR THERMIQUE [pool j L'invention concerne de manière générale le diagnostic d'un système de clima- tisation ayant un compresseur entrainé en rotation par un moteur thermique. Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un procédé de diagnostic fonctionnel de l'embrayage d'un compresseur de climatisation, notamment, dans un véhicule automobile ayant un moteur thermique à allumage commandé. [0002] Actuellement, dans un véhicule automobile, la détection d'un dysfonctionnement d'un système de climatisation est assurée par trois diagnostics. Le premier diagnostic est un diagnostic fonctionnel global du système de climatisation et les deux autres diagnostics sont des diagnostics électriques contrôlant le bon fonctionnement d'un capteur de pression du système de climatisation. Lorsqu'un dysfonctionnement est détecté par ces diagnostics un code de défaut correspondant est enregistré par le système de diagnostic embarqué du véhicule, dit « OBD » pour « On Board Diagnostic » en anglais. Le dysfonctionnement est signalé à l'utilisateur du véhicule par l'activation d'un voyant sur le tableau de bord, tel que le voyant MIL pour « Malfunction Indicator Lamp » en anglais, pour l'informer qu'une réparation du véhicule est nécessaire. [0003] Les diagnostics susmentionnés permettent de détecter globalement un dysfonc- tionnement du système de climatisation et de sécuriser le système, mais sont insuffisants pour aider à l'identification des éléments défaillants lors des opérations de service après-vente. Ainsi, l'embrayage du compresseur de climatisation est une pièce d'usure dont il est souhaitable de pourvoir détecter un éventuel défaut. [0004] Un embrayage électromagnétique est habituellement utilisé et intégré dans la poulie d'entrainement du compresseur de climatisation. Cette poulie d'entrainement est couplée par courroie avec le vilebrequin du moteur thermique dans la face accessoires de celui-ci. L'activation de l'embrayage par le passage d'un courant électrique de pilotage dans un électroaimant provoque le pincement d'un disque de friction de la poulie. La poulie devient alors mécaniquement solidaire de l'axe du compresseur de climatisation et entraine celui-ci en rotation. Le pincement du disque de friction par l'électroaimant produit un claquement qui génère des impulsions vibratoires spécifiques. [0005] Le document DE102007012769A1 décrit un procédé de diagnostic permettant de vérifier l'état de combustion d'un moteur thermique par l'analyse de vibrations 2 mesurées par un capteur de cliquetis équipant le moteur thermique. Parmi les éléments présents sur une face accessoires d'un bloc moteur, l'analyse des vibrations détectées permet la surveillance d'une pompe à eau, d'une pompe à huile de lubrification, d'un palier de roulement et de détecter leur possible dysfonctionnement. Il n'est ni décrit, ni suggéré dans ce document DE102007012769A1 d'appliquer un tel procédé à l'embrayage d'un compresseur de climatisation entrainé en rotation par un moteur thermique. [0006] Le document FR2763288A1 décrit un dispositif de protection de climatiseur dans un véhicule. Dans cc dispositif, il est prévu des moyens permettant de discriminer, dans le bruit ambiant, un signal de rotation de compresseur fourni par un capteur de rotation du compresseur. Le signal de rotation de compresseur est utilisé afin de détecter un état anormal, pour la commande d'un embrayage électromagnétique du compresseur. [0007] Il est souhaitable de proposer un procédé de diagnostic fonctionnel de l'embrayage d'un compresseur de climatisation entrainé par un moteur thermique, notamment, dans un véhicule automobile ayant un moteur thermique à allumage commandé, qui soit simple et rapide et qui autorise un diagnostic fonctionnel robuste dans un environnement bruyant, tel qu'un compartiment moteur. [0008] Selon un premier aspect, l'invention concerne un procédé de diagnostic fonctionnel d'un embrayage d'un compresseur de climatisation entrainé en rotation par un moteur thermique, le moteur thermique ayant un bloc-moteur qui supporte mécaniquement le compresseur de climatisation et son embrayage, ainsi qu'un capteur de vibration détectant des vibrations du bloc-moteur. Conformément à l'invention, le procédé comprend au moins un premier diagnostic d'enclenchement de l'embrayage et au moins un deuxième diagnostic d'enclenchement de l'embrayage effectués respectivement lorsque le moteur thermique est tournant et lorsque le moteur thermique est à l'arrêt, les premier et deuxième diagnostics d'enclenchement étant basés sur des détections d'impulsions vibratoires dans un signal de vibration délivré par le capteur de vibration qui sont représentatives d'un enclenchement de l'embrayage, et le deuxième diagnostic d'enclenchement étant effectué en confirmation d'un dit premier diagnostic d'enclenchement lors duquel aucun enclenchement de l'embrayage n'a été détecté. [0009] Selon une caractéristique particulière, le premier diagnostic d'enclenchement peut être effectué lors de l'occurrence d'une commande d'enclenchement d'embrayage pendant le fonctionnement normal du compresseur de climatisation et le deuxième diagnostic d'enclenchement est effectué lors d'une autre commande d'enclenchement d'embrayage dédiée au deuxième diagnostic d'enclenchement et délivrée lorsque le moteur thermique est à l'arrêt. [0010] Selon une autre caractéristique particulière, la fonction du capteur de vibration est remplie par un capteur de cliquetis du moteur thermique. 3 [0011] Dans le procédé dc l'invention, le fait d'utiliser le capteur de cliquetis déjà existant dans le moteur thermique évite l'ajout d'un coût supplémentaire. De plus, le procédé de l'invention pouvant être mis en oeuvre au moyen d'un module logiciel, son implémentation dans un système de climatisation n'entraine aucune augmentation du prix de revient. [0012] L'invention concerne aussi un calculateur comportant une mémoire stockant des ins- tructions de programme pour la mise en oeuvre du procédé tel que décrit brièvement ci-dessus. [0013] Selon une autre caractéristique particulière, le calculateur est le calculateur de contrôle moteur d'un véhicule. [0014] L'invention concerne aussi un véhicule à moteur thermique comprenant un cal- culateur comme décrit ci-dessus. [0015] D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée ci-dessous d'une forme de réalisation particulière de l'invention, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : [0016] [fig.1] La Fig.1 montre de manière schématique un moteur thermique cntrainant en rotation un compresseur de climatisation à embrayage, dans lequel est mis en oeuvre le procédé de diagnostic fonctionnel d'embrayage de compresseur selon l'invention. [0017] [fig.2] La Fig.2 montre, à titre d'exemple, une courbe de forme d'onde d'un signal de vibration fourni par un capteur de cliquetis du moteur thermique de la Fig.1 et une courbe de forme d'onde d'une commande d'enclenchement d'embrayage. [0018] [fig.3] La Fig.3 est un algorithme montrant un traitement effectué par le procédé de l'invention pour le diagnostic fonctionnel de l'embrayage du compresseur de climatisation. [0019] En référence à la Fig.1, un moteur thermique MT entraine en rotation un compresseur de climatisation CP via une poulie de compresseur PL. Un embrayage électromagnétique EE est intégré dans la poulie de compresseur PL. La poulie de compresseur PL est couplée mécaniquement à une poulie de vilebrequin PV du moteur thermique MT. Une courroie de transmission CT de la face accessoires du moteur thermique MT assure la transmission de couple mécanique entre les poulies PC et PV. [0020] Dans cette forme de réalisation de l'invention, le moteur thermique MT est un moteur de type à essence, à allumage commandé, dans lequel est intégré un capteur de cliquetis CC. Le capteur de cliquetis CC est implanté de manière classique sur une face extérieure du bloc-moteur du moteur thermique MT. Le capteur de cliquetis CC détecte les vibrations du bloc-moteur et transforme celles-ci en un signal électrique de vibration SV. [0021] Comme cela est bien connu de l'homme du métier, dans un moteur thermique essence à allumage commandé, le capteur de cliquetis a pour fonction de détecter un cliquetis moteur provoqué par une combustion non contrôlée (auto-allumage) dans la chambre de combustion du moteur. Le calculateur moteur, appelé aussi « calculateur de contrôle moteur », utilise le signal de vibration fourni par le capteur de cliquetis dans sa stratégie d'optimisation de la combustion. Lorsque le cliquetis moteur est détecté, le calculateur de contrôle moteur augmente le retard à l'allumage afin de faire disparaitre le cliquetis, restaurer le contrôle de la combustion et empêcher une possible détérioration des cylindres. [0022] La présente invention utilise avantageusement ce capteur de cliquetis CC, déjà présent dans le moteur thermique MT, pour détecter l'enclenchement de l'embrayage EE de compresseur CP. C'est donc une nouvelle fonction de détection qui est confiée au capteur de cliquetis CC. On notera cependant que dans des formes de réalisation autres que celle décrite ici, un capteur de vibration dédié pourra être prévu pour détecter l'enclenchement de l'embrayage EE du compresseur. [0023] En référence aussi à la Fig.2, le signal de vibration SV délivré par le capteur de cliquetis CC est analysé de sorte à détecter dans celui-ci des impulsions vibratoires (cf. pics PE à la Fig.2) représentatives d'un enclenchement de l'embrayage EE. Une décision de détection valide d'un enclenchement de l'embrayage EE est prise lorsque des caractéristiques fréquentielles et d'amplitude spécifiques du signal de vibration SV apparaissent dans un intervalle temporel (cf. intervalles IT à la Fig.2) en correspondance avec une commande d'enclenchement CE de l'embrayage EE. Typiquement, des traitements de filtrage et moyennage sont effectués sur le signal de vibration SV pour obtenir une amplitude lissée de vibration qui est comparée à des seuils de détection TH1, TH2. [0024] Comme montré à titre d'exemple à la Fig.2, trois groupes d'impulsions vibratoires PEI, PE2 et PE3 sont produits dans le signal de vibration SV, dans des intervalles temporels ITI, IT2 et IT3, par des enclenchements de l'embrayage EE à des instants correspondant respectivement à des fronts montants FMI, FM2 et FM3 de la commande d'enclenchement d'embrayage CE. [0025] En référence de nouveau à la Fig.1, le procédé de l'invention pour le diagnostic fonctionnel de l'embrayage EE fait appel à un module de diagnostic d'embrayage de compresseur ME. Le module ME est un module logiciel embarqué qui est implanté dans une mémoire MEM d'un calculateur ECU. Le module ME est intégré dans un module logiciel général de diagnostic MC du système de climatisation du véhicule. Le module de diagnostic d'embrayage de compresseur ME autorise la mise en oeuvre du procédé selon l'invention par l'exécution d'instructions de code de programme par un processeur (non représenté) du calculateur ECU. [0026] On notera que le calculateur ECU pourra typiquement être le calculateur de contrôle moteur du véhicule qui a à charge la commande du moteur thermique et de ses différents organes et accessoires fonctionnels. [0027] Typiquement, le signal de vibration SV est échantillonné et numérisé, de façon que les traitements de filtrage et moyennage sont effectués de manière numérique sur le signal de vibration SV pour l'obtention d'une amplitude lissée de vibration exploitable pour une décision de détection. Des moyens d'échantillonnage et numérisation pourront être inclus dans le capteur de cliquetis CC pour une transmission du signal SV sous forme numérique par une liaison de type « CAN » ou «LIN » du réseau de communication de données du véhicule. [0028] Comme également visible à la Fig.1, le signal de vibration SV est reçu en entrée par le module de diagnostic d'embrayage de compresseur ME qui délivre notamment des première et deuxième sorties CE, et DAE. La première sortie est une commande d'enclenchement d'embrayage CE' qui est utilisée par le procédé de l'invention pour le diagnostic de l'embrayage EE. La commande CE' est similaire à la commande d'enclenchement d'embrayage CE montrée à la Fig.2. La deuxième sortie est une information de résultat de diagnostic DAE du diagnostic fonctionnel de l'embrayage EE. Ainsi, par exemple, l'information de résultat de diagnostic DAE est à un état logique actif « 1 » lorsque l'embrayage EE est opérationnel et à un état logique inactif « 0» dans le cas contraire. L'information de résultat de diagnostic DAE est transmise au système de diagnostic embarqué « OBD » du véhicule qui signale un défaut par l'allumage d'un voyant de tableau de bord lorsque DAE= «0 ». [0029] D'autres sorties DAA sont montrées à la Fig.1 et correspondent à des diagnostics supplémentaires réalisés par le module général MC de diagnostic du système de climatisation, tels qu'un diagnostic de défaut d'une mesure de gradient de pression du fluide réfrigérant dans le système de climatisation, un diagnostic de dépassement d'une valeur limite haute d'une mesure de pression du fluide réfrigérant et un diagnostic de dépassement d'une valeur limite basse de la mesure de pression du fluide réfrigérant. [0030] L'entité inventive a constaté, dans le cas d'un moteur thermique MT, ou plus géné- ralement d'une chaîne de traction, particulièrement bruyant ou d'un montage relativement souple entre le compresseur de climatisation et le bloc-moteur, par exemple avec un montage sur silentbloc (marque déposée), que le bruit généré par l'enclenchement de l'embrayage EE et détecté par le capteur de cliquetis CC est trop faible par rapport au bruit ambiant pour pouvoir être discriminé. En d'autres termes, dans le cas d'un moteur thermique MT particulièrement bruyant, le rapport « signal sur bruit » peut devenir insuffisant pour garantir une détection robuste de l'enclenchement de l'embrayage EE. [0031] Le procédé de l'invention fait appel à une stratégie de diagnostic qui prend en compte le problème susmentionné d'un rapport « signal sur bruit » trop faible, de manière à obtenir dans tous les cas un diagnostic robuste de l'embrayage EE. 6 [0032] Cette stratégie de diagnostic est représentée à la Fig.3 sous la forme d'un algorithme de diagnostic fonctionnel d'embrayage de compresseur, désigné AD, mis en oeuvre par le module logiciel de diagnostic d'embrayage de compresseur ME. [0033] Comme visible à la Fig.3, l'algorithme de diagnostic fonctionnel d'embrayage de compresseur AD comprend essentiellement sept blocs fonctionnels B1 à B7. [0034] Le bloc B1 correspond au lancement d'un diagnostic de l'embrayage EE. Une première opération de diagnostic °DG, de l'embrayage EE est alors effectuée, moteur thermique MT tournant, à l'occasion d'une commande d'enclenchement de l'embrayage EE. L'opération de diagnostic ODG, est réalisée, comme décrit plus haut, en analysant le signal de vibration SV pendant un intervalle temporel IT correspondant à la commande d'enclenchement de l'embrayage EE. [0035] Le bloc B2 représente une absence de défaut de l'embrayage EE décidée par la première opération de diagnostic °DG, du bloc BI, suite à une détection effective d'impulsions vibratoires PE (PE= « 1 ») pendant l'intervalle temporel 1T. Le module de diagnostic d'embrayage de compresseur ME délivre alors une information de résultat de diagnostic DAE = « 1 » indiquant que l'embrayage EE est opérationnel. Le diagnostic de l'embrayage EE est alors terminé et le processus revient au niveau du bloc B1 en attente d'un prochain lancement du diagnostic. [0036] Le bloc B3 représente un état de suspicion de défaut, ESD= « 1 » qui est activé par le processus pour l'embrayage EE. Cet état de suspicion de défaut découle d'une absence de détection d'impulsions vibratoires PE (PE= « 0 ») par la première opération de diagnostic °DG,- du bloc BI pendant l'intervalle temporel IT. Le processus ne décide pas à ce stade que l'embrayage EE est dans un état de défaut, car l'absence de détection d'impulsions vibratoires PE peut être la conséquence d'un rapport « signal sur bruit » dégradé, le moteur thermique MT étant tournant. Le processus attend un arrêt du moteur thermique MT pour lancer une autre opération de diagnostic de l'embrayage EE, avec cette fois-ci un rapport « signal sur bruit » favorable. [0037] Le bloc B4 correspond au lancement, moteur thermique MT à l'arrêt, d'une opération de diagnostic ODGA de l'embrayage EE. Une commande d'enclenchement CET, (cf Fig.1) de l'embrayage EE est alors activée et le signal de vibration SV est analysé pendant l'intervalle temporel IT correspondant à la commande CE,» [0038] Le bloc B5 représente une absence de défaut de l'embrayage EE décidée par l'opération de diagnostic ODGA du bloc B4, suite à une détection effective d'impulsions vibratoires PE (PE= « 1 ») pendant l'intervalle temporel IT. Le module de diagnostic d'embrayage de compresseur ME délivre alors une information de résultat de diagnostic DAE = « 1 » indiquant que l'embrayage EE est opérationnel. Le diagnostic de l'embrayage EE est alors terminé et le processus revient au niveau du bloc BI en attente d'un prochain lancement du diagnostic. 7 [0039] Le bloc B6 représente la confirmation d'un défaut de l'embrayage EE décidée par l'opération de diagnostic ODGA du bloc B4, suite à une absence de détection d'impulsions vibratoires PE (PE= « 0 ») pendant l'intervalle temporel TT. Le module de diagnostic d'embrayage de compresseur ME délivre alors une information de résultat de diagnostic DAE = « 0 » indiquant que l'embrayage EE est défaillant. [0040] Le bloc B7 représente l'enregistrement par le système de diagnostic embarqué « OBD » de l'état défaillant, détecté au bloc B6, de l'embrayage EE. Le système de diagnostic embarqué « OBD » commande alors l'activation d'un voyant sur le tableau de bord du véhicule pour signaler qu'une réparation est nécessaire. [0041] L'invention ne se limite pas à la forme de réalisation particulière qui a été décrite ici à titre d'exemple. L'homme du métier, selon les applications de l'invention, pourra apporter différentes modifications et variantes entrant dans le champ de protection de l' invention. 8 REVENDICATIONS[Revendication I] Procédé de diagnostic fonctionnel d'un embrayage (EE) d'un com- presseur dc climatisation (CP) entrainé cn rotation par un moteur thermique (MT), ledit moteur thermique (MT) ayant un bloc-moteur qui supporte mécaniquement ledit compresseur de climatisation (CP) et son embrayage (EE), ainsi qu'un capteur de vibration (CC) détectant des vibrations dudit bloc-moteur, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un premier diagnostic d'enclenchement (ODG ,) dudit embrayage (EE) et au moins un deuxième diagnostic d'enclenchement (ODGA) dudit embrayage (EE) effectués respectivement lorsque ledit moteur thermique (MT) est tournant et lorsque ledit moteur thermique (MT) est à l'arrêt, lesdits premier et deuxième diagnostics d'enclenchement (ODG,, ODGA) étant basés sur des détections d'impulsions vibratoires (PE) dans un signal de vibration (SV) délivré par ledit capteur de vibration (CC) qui sont représentatives d'un enclenchement dudit embrayage (EE), et ledit deuxième diagnostic d'enclenchement (ODGA) étant effectué en confirmation d'un dit premier diagnostic d'enclenchement (ODG,) lors duquel aucun enclenchement dudit embrayage (EE) n'a été détecté. [Revendication 2] Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit premier diagnostic d'enclenchement (ODG,) peut être effectué lors de l'occurrence d'une commande d'enclenchement d'embrayage (CE) pendant le fonctionnement normal dudit compresseur de climatisation (CP) et ledit deuxième diagnostic d'enclenchement (ODGA) est effectué lors d'une autre commande d'enclenchement d'embrayage (CED) dédiée audit deuxième diagnostic d'enclenchement (ODGA) et délivrée lorsque ledit moteur thermique (MT) est à l'arrêt. [Revendication 3] Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la fonction dudit capteur de vibration est remplie par un capteur de cliquetis (CC) dudit moteur thermique (MT). [Revendication 4] Calculateur (ECU) comportant une mémoire (MEM) stockant des ins- tructions de programme pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3. [Revendication 5] Calculateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit cal- culateur est le calculateur de contrôle moteur (ECU) d'un véhicule. [Revendication 6] Véhicule à moteur thermique, caractérisé en ce qu'il comprend un cal- culateur (ECU) selon la revendication 4 ou 5.