Brevet FR3136515A1 — publié le 20231215

TITRE : Système de détection de fuites de la conduite de récupération des gaz du carter moteur Système de détection de fuite de la conduite de retour (5) des gaz du carter (2) d’un moteur à combustion interne (Mx) reliant la sortie du déshuileur (4) à la conduite d’admission (6) entre le filtre à air (7) et le turbocompresseur (8), comprenant : un capteur de pression (C1, C2, C3) respectivement en aval du turbocompresseur (8), en aval du boîtier papillon (9), à la sortie du déshuileur (4), et - une machine d’apprentissage (LMx) recevant les signaux de pression (P1-3) des capteurs et les signaux de champ moteur du moteur (Mx) pour générer un signal de défaut (SDj) par une combinaison des signaux de pression (P1-3), interprétée par la machine (LMx) comme correspondant à une fuite de la conduite de retour (5). La machine d’apprentissage (LMx) est préparée à partir d’une machine d’apprentissage modèle (LMa) d’un système de détection modèle (100a), appliqué à un moteur de test (Ma). Figure 1 Système de détection de fuites de la conduite de récupération des gaz du carter moteur DOMAINE DE L’INVENTION La présente invention se rapporte à un système de détection de fuites de la conduite de récupération des gaz du carter moteur reliant la sortie du déshuileur à la conduite d’admission du moteur en aval du filtre à air et en amont du turbocompresseur. De tels systèmes de détection sont connus. Ils nécessitent des moyens de mise en œuvre compliqués et leur fiabilité et surtout le respect de la réglementation très stricte de certains pays n’est pas garantie. BUT DE L’INVENTION La présente invention a pour but de développer un système de détection de fuite de la conduite de récupération des gaz du carter moteur garantissant la détection d’une fuite même faible autre que la simple rupture de la conduite d’admission et s’adaptant à tout type de moteur à combustion interne de véhicule. EXPOSE ET AVANTAGES DE L’INVENTION A cet effet, l’invention a pour objet un système de détection de fuite du type défini ci-dessus comprenant un capteur de pression en aval du turbocompresseur, un capteur de pression en aval du boîtier papillon, un capteur de pression à la sortie du déshuileur, une machine d’apprentissage recevant les signaux de pression des capteurs et les signaux de régime et de charge (champ moteur) du moteur pour générer un signal de défaut par les pressions, interprétées par la machine d’apprentissage comme correspondant à une fuite égale à une fuite-limite imposée par la réglementation dans la conduite de retour, la machine d’apprentissage étant obtenue à partir d’une machine d’apprentissage modèle d’un système de détection modèle, appliqué à un moteur de test, identique aux moteurs qui seront équipés du système de détection et ayant fonctionné dans des conditions de simulation de fuites pour le champ moteur de fonctionnement (régime, charge) des moteurs. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l’aide d’un mode de réalisation d’un système de détection de fuite de gaz de carter en sortie de déshuileur représenté dans le dessin annexé dans lesquels : schéma du système de détection selon l’invention, schéma du système de détection modèle appliqué à un moteur de véhicule. DESCRIPTION D’UN MODE DE REALISATION DE L’INVENTION La montre le schéma d’un système 100x de détection de fuites de la conduite 5 de retour des gaz de carter d’un moteur Mx. Le moteur Mx est schématisé par un cylindre 1 et son carter de vilebrequin 2 relié par une conduite de gaz de carter 3 au déshuileur 4. Le déshuileur 4 sépare l’huile des gaz de carter qui arrivent dans la conduite de retour 5 en passant par la vanne PCV 51. La conduite de retour 5 débouche dans la conduite d’alimentation en air 6 en aval du filtre à air 7. La conduite 6 est reliée au turbocompresseur 8. Celui-ci alimente le boîtier papillon 9 à l’entrée de la tubulure d’admission 10 reliée au cylindre 1. La conduite de retour 5 doit être surveillée car elle peut être la cause de fuites de gaz de carter. Le fonctionnement du moteur à combustion interne Ma est géré par une unité centrale 100a. Le système comprend des capteurs de pression C1-3 alimentant une machine d’apprentissage LMx recevant également les signaux de fonctionnement : régime R et charge CH du moteur Mx pour générer un signal de sortie confirmant l’étanchéité de la conduite de retour 5 des gaz de carter ou un signal de défaut SD signalant une fuite de la conduite de retour 5 atteignant une fuite-limite SE imposée par une réglementation. La fuite-limite imposée est la plus petite fuite d’un point quelconque de la conduite de retour 5 et cela sans distinction de l’endroit de la fuite sur la conduite de retour 5. Cette réglementation impose un seuil ou fuite-limite très faible qui ne doit pas être dépassée. Cela signifie ainsi qu’il suffit de détecter la plus petite fuite et non pas un ensemble de petites fuites dont le cumul pourrait atteindre le seuil de fuite-limite. Le seuil imposé fait aussi abstraction de l’état du moteur réel équipé du système 100x, que ce moteur soit neuf ou ancien, que son filtre à air soit dégagé ou encombré, voire bouché. Selon la , dans le système 100x le premier capteur C1 est installé à la sortie du turbocompresseur 8 pour fournir le signal de pression P1 en sortie du turbocompresseur 8. Le second capteur C2 installé à la sortie du boîtier papillon 9 mesure la pression de l’air à cet endroit et fournit un signal de pression P2 correspondant. Le troisième capteur C3 est installé au niveau de la vanne 51 en sortie du déshuileur 4 pour y mesurer la pression et fournir le signal P3 correspondant. Le capteur C3 associé à la vanne 51 peut être installé en amont ou en aval de celle-ci. Les signaux de pression P1-3 des capteurs C1-3 sont transmis à la machine d’apprentissage LMx qui reçoit également des signaux représentant le régime R et la charge CH du moteur à combustion interne Mx. Par définition, le régime R est la vitesse de rotation du moteur et la charge CH est la quantité de carburant introduite à chaque cycle du moteur. La machine d’apprentissage LMx surveille la conduite de retour 5 et émet un signal de défaut SD dès qu’elle constate un triplet de pressions T (P1-3) associé à la fuite-limite SE et signifiant qu’une fuite égale à la fuite-limite SE est atteinte pour avertir le conducteur de la nécessité de remédier à cette fuite ou éventuellement l’arrêt programmé du moteur. L’apprentissage de la machine LMx équipant le moteur à combustion interne Mx de série d’un véhicule se fait avec un système de détection modèle 100a combiné à un moteur de test Ma identique aux moteurs Mx de série qui équipent une gamme de véhicules. Le système de détection 100X encore appelé système de détection "courant", ayant la même structure que le système de détection modèle 100a, les composants des deux systèmes portent les mêmes références sauf que la machine d’apprentissage dite machine d’apprentissage courante porte la référence LMx et celle du système modèle 100a porte la référence LMa. Selon la , le système modèle 100a est appliqué à un moteur Ma représenté par un unique cylindre 1 avec un carter moteur 2 relié par une conduite de gaz de carter 3 à un déshuileur 4 lui-même relié par une vanne 51 (vanne PCV selon la terminologie usuelle) à une conduite de retour 5 des gaz de carter déshuilés. Cette conduite 5 est reliée à la conduite d’admission 6 entre le filtre à air 7 et le turbocompresseur 8. La sortie du compresseur 8 est reliée à un boîtier papillon 9 dont la sortie est reliée par la tubulure 10 à la chambre de combustion du moteur 1. La sortie du turbocompresseur 8 est équipée d’un capteur de pression C1 qui y mesure la pression P1 et la tubulure 10 en aval du boîtier papillon 9 est équipée d’un capteur de pression C2 qui mesure la pression P2 dans la tubulure. En amont ou en aval de la vanne 51 la conduite de retour 5 est équipée d’un capteur de pression C3 qui fournit la pression P3. L’entrée de la conduite 5 à l’entrée ou la sortie de la vanne 51 est un point de fuite portant la référence E1 ; le corps de la conduite 5 porte la référence E2 et la jonction de la conduite 5 avec la conduite d’alimentation porte la référence E3. Les points de fuite E1, E2, E3 représentent des points de fuites potentielles de la conduite 5, à savoir la jonction aux points E1 et E3 et la structure de la conduite 5 entre ces points E1 et E3. Aux points E1 et E3, la fuite peut résulter d’une défaillance de la jonction allant jusqu’à l’arrachement de la conduite de retour 5. Entre ses deux extrémités, la conduite 5 peut avoir des défauts d’étanchéité tels que des perçages, voire une rupture totale ; ces possibilités sont schématisées par le point de fuite E2. Les points de fuite E1, E2, E3 sont équipés chacun d’un simulateur de fuite SF1, SF2, SF3 qui sont des dispositifs créant une fuite artificielle aux extrémités E1, E3 de la conduite de retour 5 et une fuite artificielle du corps E3 de la conduite de retour 5 pour servir à l’apprentissage de la machine LMa. Les simulateurs de fuite SF1-3 sont des branchements sur la conduite de retour 5 aux points E1-E3 comportant chacun un trou calibré (MF1-3) choisi par le constructeur du moteur en fonction du débit de la fuite-limite imposée par la norme. Pour l’apprentissage de la machine LMa, on réalise successivement à chaque point de fuite E1-3 quel que soit l’ordre, une fuite simulée par l’orifice calibré MF1-3 associé à chaque point de fuite E1-3. On applique ensuite un champ moteur complet (régime R, charge CH) à cette fuite calibrée MF1 ou MF2 ou MF3 et on enregistre les pressions P1, P2, P3 mesurées par les capteurs C1, C2, C3 et qui correspondent à tout instant à un triplet de pressions T(P1, P2, P3) associé à cette fuite-limite MF1 ou MF2 ou MF3. Cette phase d’apprentissage sera appliquée à chaque simulateur de fuite SF1-3 pour son trou calibré MF1 ou MF2 ou MF3 ou le champ moteur complet. Les pressions P1-3 sont transmises à la machine d’apprentissage modèle LMa. On obtient ainsi un ensemble de triplets de pressions T(P1, P2, P3) représentant la fuite-limite en l’un des points E1 ou E2 ou E3. Cette simulation de fuite est également appliquée à un moteur Ma sur lequel on simule une absence de fuite donnant des triplets de pression To (P1, P2, P3) pour un champ moteur complet. Ces deux séries d’apprentissages sont effectuées avec les données d’un moteur normal encore appelé moteur nominal Mao dont le filtre à air 7 fonctionne normalement et aussi avec les données d’un moteur Ma1 dont le filtre à air 7 est encombré avec une porosité limitée, mais encore avec d’autres moteurs MaX dont le vieillissement influence le débit de recirculation des gaz dans la conduite 5, et donc le triplet de pressions T(P1, P2, P3) . Dans tous les cas, celui du moteur nominal Mao sans filtre à air bouché ou d’un moteur avec un filtre à air bouché, on applique les tests sans fuite et avec fuite-limite aux emplacements E1-E3 avec le champ moteur complet. Les fuites et les non-fuites sont ainsi représentées par les triplets de pression TF(P1, P2, P3) et To (P1, P2, P3) associés au champ moteur complet (CH, R). Cet apprentissage de la machine LMa est ensuite transféré à la machine d’apprentissage courante LMx pour les véhicules équipés d’un moteur à combustion interne Mx correspondant au moteur nominal Mao et au moteur Ma1 à filtre à air 7 bouché. Pour des raisons de sécurité, l’apprentissage complémentaire, à savoir celui correspondant aux moteurs Mao et Ma1 sans fuite sont également appliqués à la machine LMa pour éviter d’éventuelles erreurs de détection puisque, par principe, les ensembles de triplets TF (P1, P2, P3) de fuite et ceux To (P1, P2, P3) sans fuite sont des ensembles disjoints. L’analyse des signaux de défaut SD pour une fuite-limite SE et les pressions P1, P2, P3 associées à ce seuil permettent d’évaluer l’importance de chaque pression P1 ou P2 ou P3 dans cette détection et de simplifier le système de détection 100a et sa machine d’apprentissage LMa en ne tenant compte que de telle ou telle pression et de supprimer un capteur non essentiel pour la détection de la fuite à la précision exigée par la réglementation. Après la réalisation de la machine modèle LMa, adaptée au moteur Ma et au seuil de fuite SE, la machine LMa peut être copiée dans la machine courante LMx du système de détection 100x destiné aux moteurs Mx. NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 100a Système de détection modèle 100x Système de détection courant 1 Cylindre du moteur à combustion interne 2 Carter de vilebrequin 3 Conduite des gaz de carter 4 Déshuileur 5 Conduite de retour des gaz déshuilés 51 Vanne 6 Conduite d’alimentation en air 7 Filtre à air 8 Turbocompresseur 9 Boîtier papillon 10 Tubulure d’admission CH Charge du moteur R Régime du moteur C1, C2, C3 Capteurs de pression E1-3 Points de fuite potentiels LMa Machine d’apprentissage modèle LMx Machine d’apprentissage courante Mao Moteur nominal Max Moteur courant P1 Pression en sortie de turbocompresseur P2 Pression en aval du boîtier papillon P3 Pression en sortie de la vanne 51 T (P1, P2, P3) Triplet de pressions TF (P1, P2, P3) Triplet de pressions correspondant à la fuite-limite To (P1, P2, P3) Triplets de pressions sans fuite SE Seuil de fuite / fuite-limite SD Signal de défaut SF1 Simulateur de fuite au point de fuite E1 SF2 Simulateur de fuite au point de fuite E2 SF3 Simulateur de fuite au point de fuite E3 MF1 Débit de fuite calibré imposé au point E1 MF2 Débit de fuite calibré imposé au point E2 MF3 Débit de fuite calibré imposé au point E3 Système de détection de fuites de la conduite de retour (5) des gaz du carter (2) d’un moteur à combustion interne (Mx) reliant la sortie du déshuileur (4) à la conduite d’admission (6) entre le filtre à air (7) et le turbocompresseur (8), système comprenant : - un capteur de pression (C1) en aval du turbocompresseur (8), - un capteur de pression (C2) en aval du boîtier papillon (9), - un capteur de pression (C3) à la sortie du déshuileur (4), - une machine d’apprentissage (LMx) recevant les signaux de pression (P1-3) des capteurs (C1-3) et les signaux de régime (R) et de charge (CH) (champ moteur) du moteur (Mx) pour générer un signal de défaut (SD) par les pressions (P1-3), interprétées par la machine d’apprentissage (LMx) comme correspondant à une fuite égale à une fuite-limite imposée par la réglementation dans la conduite de retour (5), - la machine d’apprentissage (LMx) étant obtenue à partir d’une machine d’apprentissage modèle (LMa) d’un système de détection modèle (100a), appliqué à un moteur de test (Ma), identique aux moteurs (Mx) qui seront équipés du système de détection et ayant fonctionné dans des conditions de simulation de fuites pour le champ moteur de fonctionnement (régime R, charge CH) des moteurs (Mx). Système de détection de fuites selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système modèle (100a) comprend : - des points de fuite (E1, E2, E3) potentiels à l’entrée, à la sortie et en un point de la conduite de retour (5) du moteur (Ma), - les points de fuite (E1-3) sont équipés de simulateurs de fuite (SF E1-3) simulant des fuites limites imposées, - des capteurs de pression (C1-3) mesurant les pressions (P1, P2, P3) en aval du turbocompresseur (8), en aval du boîtier papillon (9) et à la sortie du déshuileur (4), - une machine d’apprentissage modèle (LMa), * recevant les signaux de pression (P1-3) associés aux fuites limites imposées aux points (E1-3) de la conduite de retour (5) et le champ moteur complet du moteur modèle (Ma) avec un filtre à air non bouché (Mao ou bouché Ma1), * comparant les signaux de pression pour émettre un signal de défaut SD en cas de dépassement du seuil de fuite (SE).