FR2923262A1 - Procede et dispositif de diagnostic de l'etat d'un systeme de commande a ailettes mobiles de la turbine d'un turbocompresseur - Google Patents

Procede et dispositif de diagnostic de l'etat d'un systeme de commande a ailettes mobiles de la turbine d'un turbocompresseur Download PDF

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Abstract

La présente invention se rapporte à des procédé et dispositif de diagnostic de l'état d'un système de commande à ailettes mobiles de la turbine d'un turbocompresseur équipant un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, ce turbocompresseur étant pourvu d'un capteur de pression avant turbine Pavt,Le procédé consiste à:a) vérifier que l'on se trouve dans un état de régulation où le turbocompresseur est commandé grâce à la pression avant turbine Pavt ;b) mesurer périodiquement ladite pression avant turbine Pavt ;c) pour chaque mesure, calculer la valeur DeltaPavt = Pavt - Pavt_consigne, où Pavt_consigne,est une valeur de consigne de ladite pression avant turbine ;d) si DeltaPavt est supérieure ou égale à zéro, lui retrancher une valeur prédéterminée dite de "bande morte" BM et garder les valeurs positives, sinon remplacer par zéro ;e) calculer l'intégrale correspondante I = ∫ |DeltaPavt - BM|;f) si I est supérieure à un seuil prédéterminé, diagnostiquer un état de commande défaillante.

Description

La présente invention concerne un procédé de diagnostic de l'état d'un système de commande à ailettes mobiles de la turbine d'un turbocompresseur équipant un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, qui fait usage de la surveillance de la pression avant turbine.
Elle concerne également un système de diagnostic. Un système de commande d'un turbocompresseur, composé d'ailettes mobiles influant sur l'écoulement de l'air sur la turbine, permet de réguler le débit d'air entrant dans le moteur à chaque instant. Un tel turbocompresseur est couramment appelé "turbocompresseur à géométrie variable (TGV)". Cette structure est représentée très schématiquement à la figure 1 annexée. Sur cette figure 1, le moteur du véhicule automobile est référencé M. II est alimenté en air frais AF sur le chemin duquel est disposé un compresseur C. Un capteur CPsural mesure la pression d'air alimentant le moteur. Une turbine T est couplée au compresseur. Elle comporte des ailettes mobiles AM commandées par une électrovanne EV. Un capteur CPavt mesure la pression de gaz d'échappement E 20 avant la turbine T. Lorsqu'un blocage des ailettes AM intervient, qu'elles soient en position fermée ou semi fermée, la puissance du turbocompresseur n'est plus contrôlable et la pression augmente jusqu'à la possible destruction du turbocompresseur et/ou des circuits d'air. 25 On a déjà proposé des solutions pour détecter une telle situation. Ainsi, une technique consiste à diagnostiquer un écart de boucle en pression de suralimentation (Psural), côté admission, qui vérifie que l'erreur de régulation ne dépasse pas un certain seuil pendant un 30 certain temps calibré. On a aussi proposé un diagnostic en continu de la pression de suralimentation. Ce diagnostic se base sur la surveillance de la pression de
2 suralimentation, lors des phases de régulation en mode stabilisé. Un tel procédé est protégé par le EP-A-1 624 175 au nom du présent demandeur. La présente invention vise à améliorer encore la détection de tels défauts, en particulier en termes de rapidité de détection. Un premier aspect de l'invention est donc relatif à un procédé de diagnostic de l'état d'un système de commande à ailettes mobiles de la turbine d'un turbocompresseur équipant un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, ce turbocompresseur étant pourvu d'un capteur de pression avant turbine Pavt. Ce procédé se caractérise par le fait qu'il consiste à : a) vérifier que l'on se trouve dans un état de régulation où le turbocompresseur est commandé grâce à la pression avant turbine Pavt ; b) mesurer périodiquement ladite pression avant turbine Pavt ; 15 c) pour chaque mesure, calculer la valeur APavt = Pavt -. Pavt_consigne, où Pavt_consigne est une valeur de consigne de ladite pression avant turbine ; d) si ïPavt est supérieure ou égale à zéro, lui retrancher une valeur prédéterminée dite de "bande morte" BM et garder les valeurs 20 positives, sinon remplacer par zéro ; e) calculer l'intégrale correspondante I = J I APavt - BMI ; f) si i est supérieure à un seuil prédéterminé, diagnostiquer un état de commande défaillante. Grâce à ce procédé, on peut rapidement diagnostiquer un 25 blocage du système de commande du turbocompresseur, qu'il s'agisse d'un blocage mécanique des ailettes mobiles ou d'un problème d'hystérésis de la commande. Selon d'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives : 30 - lorsque ledit état de commande défaillante est diagnostiqué, on enregistre une information relative à cet état dans une mémoire informatique ; - lorsque ledit état de commande défaillante est diagnostiqué, on commande l'allumage d'un voyant lumineux ; 10 3 - lorsque ledit état de commande défaillante est diagnostiqué, on active un mode dégradé du moteur consistant à limiter son couple et à interrompre la régulation de ladite pression avant turbine Pavt ; - sl I est inférieure audit seuil prédéterminé, on réinitialise la 5 valeur correspondante. Un autre aspect de l'invention concerne un système de diagnostic de l'état d'un système de commande à ailettes mobiles de la turbine d'un turbocompresseur équipant un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, ce turbocompresseur étant pourvu d'un capteur 10 de pression avant turbine Pavt, caractérisé par le fait qu'il comporte : a) un module apte à vérifier que l'on se trouve dans un état de régulation où le turbocompresseur est commandé grâce à la pression avant turbine Pavt; b) un module de mesure et d'enregistrement périodique de 15 ladite pression avant turbine Pavt ; c) un premier module de calcul, pour chaque mesure, de la valeur OPavt = Pavt - Pavt_consigne, où Pavt_consigne est une valeur de consigne de ladite pression avant turbine ; d) un deuxième module de calcul apte à vérifier si LPavt est 20 supérieure ou égale à zéro, et, dans l'affirmative, à lui retrancher une valeur prédéterminée dite de "bande morte" BM, puis à garder les valeurs positives, sinon remplacer par zéro ; e) un troisième module de calcul de l'intégrale correspondante I = f 1 LPavt - BMI ; 25 f) un quatrième module de calcul, apte à vérifier si I est supérieure à un seuil prédéterminé, et, dans l'affirmative, diagnostiquer un état de commande défaillante. Selon d'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de ce système : 30 - il comporte également des moyens d'enregistrement, lorsque ledit état de commande défaillante est diagnostiqué, d'une information relative à cet état dans une mémoire informatique ; - il comporte des moyens de commande de l'allumage d'un voyant lumineux lorsque ledit état de commande défaillante est 35 diagnostiqué ;
4 - il comporte des moyens d'activation d' un mode dégradé du moteur consistant à limiter son couple et d'interruption de la régulation de ladite pression avant turbine Pavt, lorsque ledit état de commande défaillante est diagnostiqué ; - il comporte des moyens de réinitialisation de la valeur de I quand celle-ci est inférieure audit seuil prédéterminé. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation préférentiel. Cette description sera donnée en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est, comme déjà vu plus haut, un schéma illustrant de manière extrêmement simplifiée la structure d'un turbocompresseur équipant un moteur de véhicule automobile ; - la figure 2 est un ensemble de courbes donnant, en fonction du temps, l'évolution des pressions avant turbine et de suralimentation, comparativement à l'évolution de pressions de consigne avant turbine et de suralimentation ; - la figure 3 est un logigramme de fonctionnement du système selon l'invention.
Le procédé selon l'invention est mis en oeuvre au moyen d'un système de diagnostic qui fait préférentiellement usage des moyens de calcul et de stockage informatiques qui sont déjà intégrés au sein d'une "ECU" (pour "electronic calculation unit") du véhicule. Dans ce but, il y est prévu les moyens suivants (se reporter à la figure 3) : a) un module 3 de vérification de l'état de régulation où le turbocompresseur est commandé grâce à la pression avant turbine Pavt ; b) un module de mesure et d'enregistrement périodique de ladite pression avant turbine Pavt ; c) un premier module 5 de calcul, pour chaque mesure, de la valeur OPavt = Pavt - Pavt_consigne, où Pavt_consigne est une valeur de consigne de la pression avant turbine ; d) un deuxième module 60 de calcul apte à vérifier si OPavt est supérieure ou égale à zéro, et, dans l'affirmative, à lui retrancher une 35 valeur prédéterminée dite de "bande morte" BM ; e) un troisième module 61 apte à vérifier si la valeur précédente est positive et, dans le cas contraire, la remplacer par zéro ; f) un quatrième module 62 de calcul de l'intégrale correspondante 5 1= f ILPavt-BMI; g) un cinquième module 7 de calcul, apte à vérifier si I est supérieure à un seuil prédéterminé, et, dans l'affirmative, diagnostiquer un état de commande défaillante. Par ailleurs, le système comporte également des moyens d'enregistrement, lorsque ledit état de commande défaillante est diagnostiqué, d'une information relative à cet état dans une mémoire informatique. Il peut comporter de plus des moyens de commande de l'allumage d'un voyant lumineux lorsque ledit état de commande défaillante 15 est diagnostiqué. Ils peuvent être couplés ou non à des moyens d'activation d'un mode dégradé du moteur consistant à limiter son couple et d'interruption de la régulation de la pression avant turbine Pavt, lorsque l'état de commande défaillante est diagnostiqué ; 20 Enfin, des moyens de réinitialisation de la valeur de I sont prévus, quand celle-ci est inférieure audit seuil prédéterminé. Le procédé de diagnostic est mis en oeuvre de la manière suivante. Après une étape préalable d'initialisation comprenant l'arrêt du 25 diagnostic antérieur et l'initialisation de l'intégrale I du cycle précédent (blocs 1 et 2 de la figure 3), on vérifie que l'on se trouve dans un état de régulation où le turbocompresseur est commandé grâce à la pression avant turbine Pavt et on mesure périodiquement cette pression (bloc 3). On aborde alors la phase de diagnostic proprement dit de 30 l'état du système de commande (bloc 4). Ainsi, pour chaque mesure, on calcule la valeur Pavt = Pavt -Pavt_consigne, où Pavt_consigne est une valeur de consigne de la pression avant turbine (bloc 5). Ensuite est mise en oeuvre éventuellement, en fonction du 35 résultat, une phase de calcul (bloc 6).
6 Si LPavt est supérieure ou égale à zéro, on lui retranche une valeur prédéterrninée dite de "bande morte" BM (bloc 60) et on garde les valeurs positives, sinon on la remplace par zéro. On calcule ensuite l'intégrale correspondante I = f I OPavt - BMI (bloc 62). Dans le cas contraire, c'est à dire quand LPavt est inférieure à zéro, on réinitialise à zéro l'intégrale I (bloc 50). On compare alors I à une valeur de seuil prédéterminé (bloc 7).
Si la valeur de l'intégrale est inférieure ou égale à ce seuil, on interrompt le diagnostic. Dans le cas contraire, c'est à dire si I est supérieure à la dite valeur de seuil, on diagnostique un état de commande défaillante (bloc 8), à la suite de quoi on enregistre l'information correspondante, et/ou on interrompt la régulation et on limite le couple du véhicule, et/ou on provoque l'allumage d'un voyant lumineux. Et ce procédé est réitéré périodiquement. Cornme dit plus haut, la figure 2 est un ensemble de courbes donnant, en fonction du temps, l'évolution des pressions avant turbine et de suralimentation, comparativement à l'évolution de pressions de consigne avant turbine et de suralimentation. Sur cette figure, les abréviations utilisées ont les significations suivantes : - Pavt mesure : pression avant turbine mesurée ; - Pavt consigne : valeurs de consigne de la pression avant turbine : - IPavt : Intégrale de l'évolution de la pression avant turbine ; - Y : "bande morte" ; - S : niveau de saturation des capteurs à 6 bars ; - Psural mesure : pression de suralimentation mesurée ; - Psural consigne : valeurs de consigne de la pression de suralimentation ; - X : "bande morte" - GT : gain en temps de détection ; - LDPavt : levée défaut en Pavt ; - LDPsural : levée défaut en Psural : 35
7 - tl : régulation de la Pavt ; - t2 : régulation de la Psural. A l'examen de ces courbes, on constate que le présent procédé permet un gain non négligeable (environ 1s) dans la rapidité de détection par rapport au procédé de diagnostic continu ou discontinu de suralimentation en Psural. Mais le procédé de l'invention permet surtout une détection avant que la pression avant turbine n'atteigne un niveau trop important, synonyme d'endommagement, voire de destruction du turbocompresseur.10

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    , 1. Procédé de diagnostic de l'état d'un système de commande à ailettes mobiles (AM) de la turbine (T) d'un turbocompresseur équipant un moteur (M) à combustion interne d'un véhicule automobile, ce turbocompresseur étant pourvu d'un capteur (C Pavt) de pression avant turbine Pavt, caractérisé par le fait qu'il consiste à : a) vérifier que l'on se trouve dans un état de régulation où le turbocompresseur est commandé grâce à la pression avant turbine Pavt ; b) mesurer périodiquement ladite pression avant turbine Pavt ; c) pour chaque mesure, calculer la valeur LPavt = Pavt Pavt_consigne, où Pavt_consigne est une valeur de consigne de ladite pression avant turbine ; d) si Pavt est supérieure ou égale à zéro, lui retrancher une valeur prédéterminée dite de "bande morte" BM et garder les valeurs 15 positives, sinon remplacer par zéro ; e) calculer l'intégrale correspondante I = f OPavt - BMI ; f) si I est supérieure à un seuil prédéterminé, diagnostiquer un état de commande défaillante.
  2. 2. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé par 20 le fait que lorsque ledit état de commande défaillante est diagnostiqué, on enregistre une information relative à cet état dans une mémoire informatique.
  3. 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que lorsque ledit état de commande défaillante est 25 diagnostiqué, on commande l'allumage d'un voyant lumineux.
  4. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que lorsque ledit état de commande défaillante est diagnostiqué, on active un mode dégradé du moteur consistant à limiter son couple et à interrompre la régulation de ladite pression avant turbine Pavt. 30
  5. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que si I est inférieure audit seuil prédéterminé, on réinitialise la valeur correspondante.9
  6. 6. Système de diagnostic de l'état d'un système de commande à ailettes mobiles (AM) de la turbine (T) d'un turbocompresseur équipant un moteur (M) à combustion interne d'un véhicule automobile, ce turbocompresseur étant pourvu d'un capteur de pression avant turbine Pavt, 5 caractérisé par le fait qu'il comporte : a) un module (3) de vérification d'un état de régulation où le turbocompresseur est commandé grâce à la pression avant turbine Pavt ; b) un module de mesure et d'enregistrement périodique de ladite pression avant turbine Pavt ; 10 c) un premier module (5) de calcul, pour chaque mesure, de la valeur LPavt = Pavt - Pavt_consigne, où Pavt_consigne est une valeur de consigne de ladite pression avant turbine ; d) un deuxième module (60) de calcul apte à vérifier si LPavt est supérieure ou égale à zéro, et, dans l'affirmative, à lui retrancher une 15 valeur prédéterminée dite de "bande morte" BM, puis garder les valeurs positives, sinon les remplacer par zéro ; e) un troisième module (61) de calcul de l'intégrale correspondante I = $ 1 LPavt - BMI ; f) un quatrième module de calcul, apte à vérifier si I est 20 supérieure à un seuil prédéterminé, et, dans l'affirmative, diagnostiquer un état de commande défaillante
  7. 7. Système selon la revendication précédente, caractérisé par le fait qu'il comporte également des moyens d'enregistrement, lorsque ledit état de commande défaillante est diagnostiqué, d'une information 25 relative à cet état dans une mémoire informatique.
  8. 8. Système selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de commande de l'allumage d'un voyant lumineux lorsque ledit état de commande défaillante est diagnostiqué. 30
  9. 9. Système selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens d'activation d' un mode dégradé du moteur (M) consistant à limiter son couple et d'interruption de la régulation de ladite pression avant turbine Pavt, lorsque ledit état de commande défaillante est diagnostiqué.
  10. 10. Système selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de réinitialisation de la valeur de I quand celle-ci est inférieure audit seuil prédéterminé.5
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