Brevet FR3126730A1 — publié le 20230310

Procédé de détection de fuites d’une valve de régulation (32) de la pression du carter d’un moteur thermique (10), ce moteur comportant une tubulure d’admission (22) dans des cylindres (4) disposée en aval d’un papillon de contrôle du passage des gaz (20), équipée d’un capteur de pression et de température (24), le procédé comportant une étape de calcul du débit d’air estimé donné par le réglage du papillon, et du débit d’air estimé donné par le capteur de pression et de température, puis une étape de comparaison du rapport de ces débits estimés avec un seuil de détection qui détecte au-dessus de ce seuil la présence d’une fuite de la valve de régulation (32). Figure 1 PROCEDE DE DETECTION DE FUITE D’UNE VALVE DE REGULATION DE PRESSION DU CARTER D’UN MOTEUR THERMIQUE La présente invention concerne un procédé de détection de fuite d’une valve de régulation de la pression du carter d’un moteur thermique, ainsi qu’un véhicule automobile équipé de dispositifs mettant en œuvre un tel procédé. Les moteurs thermiques présentent des fuites minimes de gaz de combustion qui passe entre les pistons et les cylindres pour arriver dans le carter moteur relié au volume intérieur de la culasse. D’autres gaz peuvent pénétrer dans le carter moteur, en particulier pour effectuer un renouvellement de ce volume fermé. Afin de réguler la pression dans le carter moteur qui doit être inférieure à la pression atmosphérique, un système connu, présenté notamment par le document CN-A-111485973, comporte un tube d’admission d’air frais dans les chambres de combustion équipé d’un filtre à air et d’un papillon de passage des gaz, un capteur de pression dans le carter moteur, une valve de régulation de la pression disposée dans la culasse, contrôlant la sortie des gaz de ce carter, et un tube de liaison reliant cette valve de régulation à la tubulure d’admission entre le filtre à air et le papillon des gaz. Les gaz perdus dans le carter sont appelés « blow-by gas » en langue anglaise, la valve de régulation de la pression du carter est appelée « positive régulation valve » en langue anglaise, ou « PRV » en abrégé. En complément le tube d’admission peut comporter en amont du papillon des gaz, un turbocompresseur de suralimentation de l’air et un échangeur thermique de refroidissement de cet air compressé. Suivant le niveau de pression dans le carter moteur, l’ouverture de la valve de régulation est contrôlée de manière à permettre une aspiration des gaz dans ce carter par la dépression générée dans le tube d’admission, en passant par le tube de liaison. En particulier le tube de liaison peut être interne dans la culasse, formé par exemple par des perçages dans cette culasse, ou externe, formé par un tube extérieur rapporté reliant la culasse à un point du tube d’admission. De manière connue sur d’autres types de moteurs le tube de liaison débouche dans une tubulure d’admission en aval du papillon des gaz, ce qui donne une dépression plus élevée dans ce tube de liaison favorisant l’aspiration des gaz dans le carter. Dans le cas d’une défaillance du tube de liaison, par exemple pour un décrochage d’un tube de liaison extérieur rapporté, on obtient une communication directe de la tubulure d’admission après le papillon avec l’air extérieur qui est aspiré, donnant une forte anomalie de pression dans les cylindres facilement détectable par des procédés connus. Par ailleurs dans le cas d’une défaillance venant de la valve de régulation donnant des fuites vers l’extérieur, par exemple un perçage ou une absence d’une membrane de contrôle du passage dans cette valve, on obtient des fuites vers l’atmosphère qui peuvent être plus limitées, causant une aspiration d’air extérieur qui perturbe le fonctionnement du moteur. Avec des fuites limitées, la dépression obtenue dans la tubulure d’admission en aval du papillon peut être peu modifiée ce qui la rend difficile à détecter. Cependant des nouvelles normes de fonctionnement des moteurs thermiques concernant la dépollution obligent à prévoir un contrôle permanent de l’état de la valve de régulation de pression dans le carter. En particulier il est possible de rajouter des systèmes de contrôle comprenant des capteurs pour analyser le fonctionnement de la valve de régulation, afin de détecter une défaillance. Toutefois ces systèmes nécessitent des composants additionnels qui présentent un encombrement, une masse et augmentent les coûts. La présente invention a notamment pour but d’éviter ces problèmes de l’art antérieur. Elle propose à cet effet un procédé de détection de fuites d’une valve de régulation de la pression du carter d’un moteur thermique, ce moteur comportant une tubulure d’admission dans des cylindres disposée en aval d’un papillon de contrôle du passage des gaz, équipée d’un capteur de pression et de température, la valve de régulation de la pression du carter reliant le volume intérieur de ce carter à la tubulure d’admission aval, ce procédé étant remarquable en ce que pour un régime moteur inférieur à un seuil de régime et une charge du moteur inférieure à un seuil de charge, il comporte une étape de calcul du débit d’air estimé donné par le réglage du papillon, et du débit d’air estimé donné par le capteur de pression et de température, puis une étape de comparaison du rapport de ces débits estimés avec un seuil de détection qui détecte au-dessus de ce seuil la présence d’une fuite de la valve de régulation. Un avantage de ce procédé de détection est que sans ajouter de composant supplémentaire sur le moteur thermique, comme des capteurs, en utilisant uniquement des informations existantes sur ce moteur, on peut par la comparaison des débits d’air estimés donnés par le réglage du papillon et par le capteur de pression et température, déterminer avec une différence suffisamment importante entre ces débits une entrée d’air additionnel en aval du papillon, qui ne passe pas par ce papillon, indiquant un passage par la valve qui ne serait plus étanche avec l’atmosphère. On détecte ainsi de manière simple et efficace, en permanence quand les conditions de régime moteur et d’ouverture du papillon sont réunies, une entrée d’air additionnel, même réduite, provenant d’une défaillance de la fermeture du circuit des gaz vers l’atmosphère comprenant la valve de régulation. Le procédé de détection selon l’invention peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, la charge du moteur est déterminée par un rapport de pression entre la sortie et l’entrée du boîtier de papillon, qui doit être inférieur à un seuil de charge plus petite que 0,8. Avantageusement, l’étape de comparaison du rapport des débits estimés comporte le calcul d’une variable de comparaison égale à un moins le débit d’air estimé donné par le réglage du papillon divisé par le débit d’air estimé donné par le capteur de pression et de température, cette variable de comparaison étant ensuite comparée au seuil de détection. Dans ce cas, avantageusement une fuite est détectée pour un seuil de détection qui est inférieur à 0,8. En particulier, une fuite peut être détectée pour un seuil de détection qui est égal à 0,7. Avantageusement, les étapes de calcul des débits d’air estimés et de comparaison du rapport des débits sont maintenues pendant une temporisation. Dans ce cas, avantageusement la temporisation est égale à au moins une seconde. Avantageusement, le seuil de régime est inférieur ou égal à 2000 tr/mn. Avantageusement, le procédé comporte une temporisation qui est mise en œuvre après un freinage du véhicule avant d’effectuer une détection de fuite. L’invention a aussi pour objet un véhicule automobile comprenant un moteur équipé d'une valve de régulation de la pression dans le carter, remarquable en ce qu’il comporte des dispositifs mettant en œuvre un procédé de détection comprenant l’une quelconque des caractéristiques précédentes. L’invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d’exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : est un schéma en coupe transversale d’un moteur thermique mettant en œuvre un procédé de détection de fuite selon l’invention ; et est un graphique présentant le fonctionnement de ce procédé. La présente un moteur thermique comportant des pistons 2 coulissant dans des cylindres 4, qui entraînent par des bielles 6 un vilebrequin 8 maintenu dans un carter 10. Une culasse 12 fixée sur le dessus du carter 10, couvre l’ensemble des cylindres 4 pour fermer les chambres de combustion. Un tube d’admission 14 reçoit l’air extérieur par un filtre à air 16, et suivant le type de moteur un turbocompresseur et un échangeur thermique 18, avant d’arriver à un papillon d’ouverture des gaz 20 commandé par le conducteur, délivrant l’air à une tubulure aval 22 qui distribue ensuite l’air dans les cylindres 4. Le papillon d’ouverture des gaz 20 comporte un moyen de mesure de son ouverture, il peut comporter en particulier un capteur de sa position angulaire dans le cas d’une commande directe par le conducteur, ou il peut être motorisé avec une mesure de son angle d’ouverture incluse dans cette motorisation. Un capteur de pression et de température 24 disposé dans la tubulure aval 22 permet à un calculateur de contrôle du moteur, avec une mesure de la pression et la température de l’air en aval du papillon 20, de calculer une estimation du débit d’air donné par ce capteur Dc. Par ailleurs la position du papillon d’ouverture des gaz 20 permet aussi au calculateur de contrôle avec la mesure de cette ouverture, en utilisant d’autres paramètres comme la température de l’air, de calculer une estimation du débit d’air donné par le réglage du papillon Dp. Le carter 10 et la culasse 12 forment un volume intérieur fermé contenant l’huile de lubrification et de refroidissement du moteur, qui reçoit lors du fonctionnement du moteur un peu de gaz de combustion passant au travers des segments d’étanchéité sur le côté des pistons 2. Le capot supérieur de la culasse 12 comporte un circuit d’aspiration des gaz dans le carter moteur pour maintenir une dépression dans ce carter, comprenant successivement un système de traitement des gaz 30 qui décante l’huile de ces gaz, puis une valve de régulation de la pression dans le carter 32 commandée par le calculateur de contrôle du moteur, et enfin un tube de liaison 34 qui débouche dans la tubulure en aval du papillon 22. Le tube de liaison 34 peut être interne dans la culasse, ou externe dans le cas où il faut le relier à une partie de tubulure aval 22 disposée à l’extérieur de cette culasse. Quand la valve de régulation de pression 32 laisse le passage libre en s’ouvrant, la dépression dans la tubulure aval 22 aspire par le tube de liaison 34 les gaz contenus dans le carter moteur, ce qui maintient une dépression dans ce carter qui est ajustée pour optimiser son fonctionnement. Dans le cas d’une défaillance de la valve de régulation 32 qui n’est plus étanche avec l’atmosphère, on peut obtenir un débit de fuite qui est de l’ordre de 10 grammes par seconde. En option la culasse 12 peut recevoir une pompe à vide 36 qui utilise la dépression dans le carter moteur pour commander une assistance du freinage. On obtient alors lors d’un freinage un mouvement du système d’assistance avec sa mise en dépression, donnant un débit de la pompe à vide qui est de l’ordre de 1 gramme par seconde. On peut avoir en complément dans le tube d’admission 14 en amont du papillon 20, différentes arrivées de gaz, comme des gaz venant d’une purge du canister relié au réservoir de carburant lors d’une désorption du matériau de retenue, ou un circuit de recirculation des gaz d’échappement passant par une vanne de recirculation de ces gaz appelée « exhaust gas recirculation » en langue anglaise ou « EGR » en abrégé. La présente le procédé de détection de fuite de la valve de régulation de pression 32, comprenant une première condition à vérifier 40 sur le régime moteur R, qui doit être inférieur à un seuil de régime, avantageusement inférieur à 2000tr/mn, qui peut être en particulier 1750 tr/mn. En parallèle le procédé vérifie une deuxième condition sur la charge du moteur thermique C, qui doit être inférieure à un seuil de charge. La charge du moteur C peut être déterminée par un rapport de pression entre la sortie et l’entrée du boîtier de papillon 20, qui doit être inférieur à un seuil de charge, avantageusement inférieur à 0,8, qui peut être en particulier de 0,7. Dans ce cas on a une dépression suffisante dans la tubulure aval 22 qui peut provoquer une aspiration des gaz dans le carter moteur 10. Le procédé comporte une étape suivante 44 de calcul du débit d’air estimé Dp donné par le réglage du papillon 20, de calcul du débit d’air estimé Dc donné par le capteur de pression et de température 22, puis une étape de comparaison de ces deux valeurs 46. En particulier on peut calculer une variable de comparaison A égale à un moins le débit d’air estimé donné par le réglage du papillon Dp divisé par le débit d’air estimé donné par le capteur de pression et de température Dc (A = 1 – Dp/Dc). Lorsqu’il n’y a pas de fuite dans la valve de régulation 32, les deux valeurs de débit d’air Dp, Dc sont très proches et la variable de comparaison A est proche de zéro. Quand cette variable de comparaison A augmente au-dessus d’un seuil de détection, notamment inférieur à 0,8, en particulier un seuil de 0,7, pendant un temps défini, en particulier un temps supérieur à une seconde, on détecte une fuite F. On notera qu’avec une fuite de la valve de régulation 32, le débit de fuite de 10 grammes par seconde est plus important que le débit de la pompe à vide 36 qui est de 1 gramme par seconde, ce qui permet de détecter facilement une défaillance de cette valve. En variante afin d’éviter une perturbation de la mesure par un freinage, on peut ajouter une condition supplémentaire d’activation du procédé de détection de fuite, comprenant une temporisation après un freinage pour laisser le temps à la pompe à vide 36 d’appliquer le vide au système d’assistance, ce qui exclut les phases de fonctionnement de la pompe à vide débitante pendant et après le freinage. De cette manière on n’a pas à prendre en compte la perturbation par la pompe à vide 36, ce qui permet de prévoir un seuil de comparaison plus faible. Procédé de détection de fuites d’une valve de régulation (32) de la pression du carter d’un moteur thermique (10), ce moteur comportant une tubulure d’admission (22) dans des cylindres (4) disposée en aval d’un papillon de contrôle du passage des gaz (20), équipée d’un capteur de pression et de température (24), la valve de régulation de la pression du carter (32) reliant le volume intérieur de ce carter (10) à la tubulure d’admission aval (22), caractérisé en ce que pour un régime moteur (R) inférieur à un seuil de régime et une charge du moteur (C) inférieure à un seuil de charge, il comporte une étape de calcul (44) du débit d’air estimé donné par le réglage du papillon (Dp), et du débit d’air estimé donné par le capteur de pression et de température (Dc), puis une étape de comparaison (46) du rapport de ces débits estimés (Dp, Dc) avec un seuil de détection qui détecte au-dessus de ce seuil la présence d’une fuite (F) de la valve de régulation (32). Procédé de détection selon la revendication 1, caractérisé en ce que la charge du moteur (C) est déterminée par un rapport de pression entre la sortie et l’entrée du boîtier de papillon (20), qui doit être inférieur à un seuil de charge plus petite que 0,8. Procédé de détection selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l’étape de comparaison du rapport des débits estimés (46) comporte le calcul d’une variable de comparaison (A) égale à un moins le débit d’air estimé donné par le réglage du papillon (Dp) divisé par le débit d’air estimé donné par le capteur de pression et de température (Dc), cette variable de comparaison (A) étant ensuite comparée au seuil de détection. Procédé de détection selon la revendication 3, caractérisé en ce qu’une fuite est détectée pour un seuil de détection qui est inférieur à 0,8. Procédé de détection selon la revendication 4, caractérisé en ce qu’une fuite est détectée pour un seuil détection qui est égal à 0,7. Procédé de détection selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les étapes de calcul des débits d’air estimés (44) et de comparaison du rapport des débits (46) sont maintenues pendant une temporisation. Procédé de détection selon la revendication 6, caractérisé en ce que la temporisation est égale à au moins une seconde. Procédé de détection selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le seuil de régime est inférieur ou égal à 2000 tr/mn. Procédé de détection selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte une temporisation qui est mise en œuvre après un freinage du véhicule avant d’effectuer une détection de fuite. Véhicule automobile comprenant un moteur équipé d'une valve de régulation de la pression dans le carter (32), caractérisé en ce qu’il comporte des dispositifs mettant en œuvre un procédé de détection selon l’une quelconque des revendications précédentes.