Brevet FR3106857A1 — publié le 20210806

L’invention propose un système de détection de fuite de carburant depuis un circuit d’injection de carburant à haute pression de moteur diesel vers l’environnement, le circuit d’injection de carburant à haute pression comprenant : - une pompe, - au moins un injecteur, - un rail d’alimentation de chaque injecteur en sortie de la pompe, - un régulateur du débit de la pompe et - un contrôleur du régulateur de débit de la pompe, comprenant au moins un terme intégral, le système comprenant un calculateur configuré pour, lors d’une période d’injection stable du moteur diesel où le régulateur du débit de la pompe est actif, - surveiller la valeur du terme intégral du contrôleur du régulateur du débit de la pompe, et - détecter une fuite de carburant dans le circuit d’injection si la valeur du terme intégral est non nulle moyennant une tolérance prédéterminée pendant une durée supérieure à un seuil prédéterminé. Figure pour l’abrégé : Fig.1 Système de détection de carburant dans un circuit d’injection de moteur diesel La présente demande concerne un système de détection de fuite de carburant depuis un circuit d’injection de carburant à haute pression du moteur diesel vers l’environnement, un moteur équipé d’un tel système et un procédé de détection de fuite. Un moteur diesel comprend classiquement un circuit d’injection de carburant, également appelé circuit haute-pression, comprenant une pompe haute pression adaptée pour mettre le carburant sous pression, un ou plusieurs injecteurs de carburant dans une chambre de combustion, et un rail d’alimentation des injecteurs, qui achemine le carburant depuis la sortie de la pompe haute pression jusqu’aux injecteurs. La régulation en pression du circuit d’injection est assurée par deux actuateurs, comprenant une valve de régulation du débit à l’entrée de la pompe, et une valve de régulation de pression dans le circuit haute-pression. On connaît du document DE102013101850 un dispositif de détection de fuite dans un circuit d’injection de carburant, qui comprend un capteur de pression de carburant dans le circuit, et un circuit de détection de fuite qui analyse la forme du signal de sortie du capteur de pression de carburant dans le circuit, pour déterminer une période d’injection de carburant, et déterminer une fuite en fonction d’une variation de pression dans le circuit d’injection de carburant pendant une période d’injection, et pendant une période de temps plus longue incluant la période d’injection. La détection de fuite est donc basée sur une méthode d’analyse de la pression dans le rail, et pour cela elle nécessite un capteur de pression supplémentaire pour chaque injecteur, le capteur étant disposé à l’entrée de chaque injecteur. Cette méthode n’est donc pas applicable à des systèmes dépourvus de ces capteurs supplémentaires. Il existe un besoin pour une solution de détection de fuite de carburant d’implémentation plus simple et applicable à des circuits d’injection ne comprenant pas un capteur de pression par injecteur. Résumé L’invention vient améliorer la situation, en proposant un système de détection de fuite de carburant depuis un circuit d’injection de carburant à haute pression de moteur diesel vers l’environnement, le circuit d’injection de carburant à haute pression comprenant : - une pompe, - au moins un injecteur, - un rail d’alimentation de chaque injecteur en sortie de la pompe, - un régulateur du débit de la pompe et - un contrôleur du régulateur de débit de la pompe, comprenant au moins un terme intégral, le système comprenant un calculateur configuré pour, lors d’une période d’injection stable du moteur diesel où le régulateur du débit de la pompe est actif, - surveiller la valeur du terme intégral du contrôleur du régulateur du débit de la pompe, et - détecter une fuite de carburant dans le circuit d’injection si la valeur du terme intégral est non nulle moyennant une tolérance prédéterminée pendant une durée supérieure à un seuil prédéterminé. Avantageusement, mais facultativement, le système selon l’invention comprend en outre au moins l’une des caractéristiques suivantes. Dans un mode de réalisation, le contrôleur du régulateur de débit de la pompe est un contrôleur PID. Dans un mode de réalisation, le calculateur est configuré pour détecter une période de régime stable du moteur diesel lorsque : - un gradient de quantité de carburant injectée par le ou les injecteurs est inférieur à une première valeur seuil, - un gradient de régime moteur est inférieur à une deuxième valeur seuil, et - un gradient de consigne de pression de carburant dans le rail d’alimentation est inférieur à une troisième valeur seuil. Dans un mode de réalisation, le calculateur est en outre configuré pour ne mettre en œuvre la surveillance que si la température du carburant en entrée de la pompe est supérieure à une quatrième valeur seuil, et la température d’un liquide de refroidissement du moteur diesel est supérieure à une cinquième valeur seuil. Dans un mode de réalisation, le circuit d’injection de carburant comprend en outre un régulateur de la pression dans le circuit d’injection de carburant, et le calculateur est en outre configuré pour ne mettre en œuvre la surveillance que lorsqu’aucune régulation de la pression par le régulateur de pression n’a lieu. Dans un mode de réalisation, le calculateur est en outre configuré pour générer une alerte en cas de détection de fuite. L’invention a également pour objet un moteur diesel comprenant un circuit d’injection de carburant à haute pression de moteur diesel comprenant : - une pompe, - au moins un injecteur, - un rail d’alimentation de chaque injecteur en sortie de la pompe, - un régulateur du débit de la pompe, - un contrôleur du régulateur de débit de la pompe, comprenant au moins un terme intégral, et - un système de détection de fuite selon la description qui précède. L’invention a également pour objet un procédé de détection de fuite de carburant dans un circuit d’injection de carburant à haute pression de moteur diesel comprenant : - une pompe, - au moins un injecteur, - un rail d’alimentation de chaque injecteur en sortie de la pompe, - un régulateur du débit de la pompe et - un contrôleur du régulateur de débit de la pompe, comprenant au moins un terme intégral, le procédé étant mis en œuvre par un système selon la description qui précède et comprenant la mise en œuvre, lors d’une période d’injection stable du moteur diesel où le régulateur du débit de la pompe est actif, - d’une surveillance de la valeur du terme intégral du contrôleur du régulateur du débit de la pompe, et - d’une détection d’une fuite de carburant dans le circuit d’injection si la valeur du terme intégral est non nulle moyennant une tolérance prédéterminée pendant une durée supérieure à un seuil prédéterminé. Dans un mode de réalisation, la tolérance et le seuil sont déterminés lors d’une étape de calibration en fonction d’un débit minimal de fuite à détecter et d’un objectif de précision de la détection lors de la mise en œuvre du procédé de détection. D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels : Fig. 1 représente schématiquement un système de détection de fuite d’un circuit d’injection de carburant d’un moteur diesel. Fig. 2 représente schématiquement les étapes d’un procédé de détection de fuite selon un mode de réalisation de l’invention. Il est maintenant fait référence à la figure 1, qui représente schématiquement un système 1 de détection de fuite vers l’environnement extérieur, à pression atmosphérique, d’un circuit d’injection de carburant d’un moteur diesel, également désigné sous la terminologie de circuit haute-pression. Le système de détection de fuite comprend au moins un calculateur 10, qui peut être un contrôleur, un microcontrôleur, processeur, microprocesseur, FPGA, ou tout autre composant électronique configuré pour la mise en œuvre du procédé de détection de fuite décrit ci-après. Le circuit d’injection de carburant 2 comprend une portion dite « haute-pression », qui comprend typiquement une pompe 20, également appelée pompe haute-pression, qui prélève du carburant depuis un réservoir R, un ou plusieurs injecteurs 21, et un rail 22 d’alimentation des injecteurs 21, s’étendant en sortie de la pompe 20 et adapté pour distribuer le carburant aux injecteurs. Le circuit comprend également un régulateur du débit de la pompe, ci-après nommée valve 23 de régulation de débit de la pompe, qui peut être désignée par l’acronyme VCV (de l’anglais Volume Control Valve). Le circuit comprend en outre un régulateur de pression dans le circuit haute-pression, ci-après nommée valve de régulation 24, qui peut être désignée par l’acronyme PCV (de l’anglais Pressure Control Valve). La valve de régulation de pression 24 peut par exemple être disposée dans le rail d’alimentation 22 des injecteurs. Enfin, le circuit comprend un capteur de pression 25 du carburant dans le circuit haut-pression, par exemple dans le le rail d’alimentation 22. La valve 23 de régulation de débit est contrôlée par un contrôleur 26, qui comprend au moins un terme intégral, c’est-à-dire qu’il s’agit d’un contrôleur proportionnel intégral PI ou de préférence proportionnel intégral dérivé PID. La valve 23 de régulation de débit est active lors des phases d’injection de carburant. La valve 24 de régulation de pression est quant à elle active lorsqu’aucune injection de carburant n’a lieu. Le contrôleur 26 de la valve de régulation de débit 23 comprend un terme intégral égal à l’intégrale de l’erreur entre une consigne en débit et le débit réel de la pompe. La correction effectuée par le terme intégral permet d’annuler l’erreur statique en régime permanent. Par conséquent, en l’absence de fuite de carburant dans le circuit, en phase de régime permanent lors d’une injection de carburant (c’est-à-dire pendant laquelle la valve de régulation de débit 23 est active), le terme intégral doit être nul car aucune correction ne doit être apportée. On suppose dans le contexte de l’invention que la calibration et l’adaptation du contrôleur 26 a déjà eu lieu pour annuler l’erreur statique de la valve de régulation de débit 23. Au contraire, en cas de fuite, une erreur statique subsiste de sorte que le terme intégral est non nul pour pouvoir corriger cette erreur. Le calculateur 10 du système de détection de fuite est donc adapté pour surveiller la valeur du terme intégral de correction du contrôleur 26 pendant une période de régime stable du moteur, et, dans le cas où celle-ci est non nulle, moyennant une tolérance, pendant une durée supérieure à un seuil déterminé, pour détecter une fuite. En référence à la figure 2, on va maintenant décrire le procédé de détection de fuite mis en œuvre par le système 1. Le procédé n’est mis en œuvre que si le moteur fonctionne, ce qui est vérifié par le calculateur 10 lors d’une étape préliminaire 70, par exemple, mais non limitativement, à partir d’une valeur non nulle de régime moteur. De plus, le procédé comprend de préférence une étape 80 de vérification, par le contrôleur, que le contexte de fonctionnement du moteur permet la mise en œuvre d’une détection de fuite. Avantageusement, cette étape comprend la vérification des éléments suivants : - la valve de régulation de débit est active, et la valve de régulation de pression est inactive, - aucune fonction d’adaptation de l’injection de carburant n’est active, - la température du liquide de refroidissement du moteur est supérieure à un seuil, et - la température du carburant en entrée de la pompe est également supérieure à un seuil. - Le système doit avoir été adapté au moins une fois depuis son début de vie, l’adaptation visant à supprimer la dispersion qui peut apparaître entre plusieurs valves de régulation de débit sur différents véhicules, et donc ramener à zéro le terme intégral du contrôleur de la valve de régulation à la mise en service du système. Si toutes ces conditions sont réunies, le calculateur détermine au cours d’une étape 90 si le moteur se trouve dans une période d’injection stable. Une période d’injection stable est avantageusement caractérisée par une stabilité temporelle de la quantité de carburant injectée par les injecteurs, une stabilité temporelle du régime moteur, et une stabilité temporelle de la consigne de pression du carburant dans le rail d’alimentation. Le calculateur détermine que ces conditions sont vérifiées, et donc que le moteur se situe dans une période d’injection stable, si : - le gradient de quantité de carburant injectée par le ou les injecteurs est inférieur à une première valeur seuil, - le gradient de régime moteur est inférieur à une deuxième valeur seuil, et - le gradient de consigne de pression de carburant dans le rail d’alimentation est inférieur à une troisième valeur seuil. Les valeurs seuil pour ces trois gradients sont déterminées au cours d’une étape préalable de calibration 60. Si le calculateur détermine que le moteur se situe dans une période d’injection stable, il surveille au cours d’une étape 100 le terme intégral du contrôleur 26 de la valve de régulation de débit 23 du circuit d’injection de carburant, pendant la durée de la période d’injection. Les conditions décrites ci-avant concernant les étapes 80 et 90 sont donc toujours surveillées lors de la mise en œuvre de cette étape, et si l’une des conditions n’est plus remplie la surveillance 100 du terme intégral du contrôleur 26 est désactivée. . Si le terme intégral du contrôleur 26 est non nul, moyennant une tolérance prédéterminée, et pendant une durée supérieure à un seuil prédéterminé, alors le calculateur détecte une fuite de carburant dans le circuit d’injection lors d’une étape 110. Avantageusement, la tolérance et le seuil de durée sont déterminés lors de l’étape préliminaire 60 de calibration du système, en fonction d’un débit minimal de fuite à détecter et d’un objectif de précision pour la détection de la fuite. L’objectif de précision correspond à un pourcentage de détection de fuites d’un débit supérieur ou égal au débit minimal, et à un pourcentage de détection de faux positifs, c’est-à-dire de détection de fuite quand il n’y en a pas. En effet, une tolérance basse permet de détecter des fuites faibles mais peut aussi générer des erreurs de détection. Par ailleurs, un seuil de durée élevée rend la détection plus robuste en réduisant les erreurs de détection mais diminue le taux de détection et la vitesse de détection de fuites. Dans un mode de réalisation, le calculateur peut alors générer une alerte lors d’une étape 120, qui peut être une alerte sonore ou visuelle. Par exemple, le système 1 de détection de fuite peut comprendre une interface 11 telle qu’un écran ou un voyant lumineux, qui peut s’allumer ou afficher un message d’alerte lors de l’étape 120 pour attirer l’attention du conducteur du véhicule sur la fuite détectée. Par exemple un voyant du tableau de bord peut s’allumer et/ou un message sur l’afficheur central du véhicule peut s’afficher, indiquant la détection d’une fuite et incitant le conducteur à s’arrêter au plus vite pour faire contrôler le véhicule. Dans des modes de réalisation, l’étape 120 peut également comprend l’adoption par le véhicule d’un mode dégradé (par exemple plafonnement de la vitesse) jusqu’à ce que le véhicule soit amené à un centre de contrôle. Système (1) de détection de fuite de carburant depuis un circuit d’injection de carburant à haute pression de moteur diesel vers l’environnement, le circuit d’injection de carburant à haute pression comprenant : - une pompe (20), - au moins un injecteur (21), - un rail d’alimentation (22) de chaque injecteur en sortie de la pompe, - un régulateur (23) du débit de la pompe et - un contrôleur (26) du régulateur de débit de la pompe, comprenant au moins un terme intégral, le système comprenant un calculateur (10) configuré pour, lors d’une période d’injection stable du moteur diesel où le régulateur du débit de la pompe est actif, - surveiller (100) la valeur du terme intégral du contrôleur du régulateur du débit de la pompe, et - détecter (110) une fuite de carburant dans le circuit d’injection si la valeur du terme intégral est non nulle moyennant une tolérance prédéterminée pendant une durée supérieure à un seuil prédéterminé. Système (1) de détection de fuite selon la revendication 1, dans lequel le contrôleur (26) du régulateur de débit de la pompe est un contrôleur PID. Système (1) de détection de fuite selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le calculateur (10) est configuré pour détecter une période de régime stable du moteur diesel lorsque : - un gradient de quantité de carburant injectée par le ou les injecteurs est inférieur à une première valeur seuil, - un gradient de régime moteur est inférieur à une deuxième valeur seuil, et - un gradient de consigne de pression de carburant dans le rail d’alimentation est inférieur à une troisième valeur seuil. Système de détection de fuite selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le calculateur est en outre configuré pour ne mettre en œuvre la surveillance (100) que si la température du carburant en entrée de la pompe est supérieure à une quatrième valeur seuil, et la température d’un liquide de refroidissement du moteur diesel est supérieure à une cinquième valeur seuil. Système de détection de fuite selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le circuit d’injection de carburant comprend en outre un régulateur (24) de la pression dans le circuit d’injection de carburant, et le calculateur (10) est en outre configuré pour ne mettre en œuvre la surveillance que lorsqu’aucune régulation de la pression par le régulateur de pression n’a lieu. Système de détection de fuite selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le calculateur (10) est en outre configuré pour générer (120) une alerte en cas de détection de fuite. Moteur diesel comprenant un circuit d’injection de carburant à haute pression de moteur diesel comprenant : - une pompe (20), - au moins un injecteur (21), - un rail d’alimentation (22) de chaque injecteur en sortie de la pompe, - un régulateur (23) du débit de la pompe, - un contrôleur (26) du régulateur de débit de la pompe, comprenant au moins un terme intégral, et - un système (1) de détection de fuite selon l’une quelconque des revendications précédentes. Procédé de détection de fuite de carburant dans un circuit d’injection de carburant à haute pression de moteur diesel comprenant : - une pompe (20), - au moins un injecteur (21), - un rail d’alimentation (22) de chaque injecteur en sortie de la pompe, - un régulateur (23) du débit de la pompe et - un contrôleur (26) du régulateur de débit de la pompe, comprenant au moins un terme intégral, le procédé étant mis en œuvre par un système (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6 et comprenant la mise en œuvre, lors d’une période d’injection stable du moteur diesel où le régulateur du débit de la pompe est actif, - d’une surveillance (100) de la valeur du terme intégral du contrôleur du régulateur du débit de la pompe, et - d’une détection (110) d’une fuite de carburant dans le circuit d’injection si la valeur du terme intégral est non nulle moyennant une tolérance prédéterminée pendant une durée supérieure à un seuil prédéterminé. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la tolérance et le seuil sont déterminés lors d’une étape de calibration (60) en fonction d’un débit minimal de fuite à détecter et d’un objectif de précision de la détection lors de la mise en œuvre du procédé de détection.