FR2930037A1

FR2930037A1 - Dispositif et procede de mesure de vitesse de rotation de turbocompresseurs et de diagnostic de defaillance

Info

Publication number: FR2930037A1
Application number: FR0852385A
Authority: FR
Inventors: Philippe Treutenaere; Clement Gamberoni
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2008-04-09
Filing date: 2008-04-09
Publication date: 2009-10-16
Anticipated expiration: 2028-04-09
Also published as: FR2930037B1

Abstract

Dispositif pour mesurer une vitesse de rotation et pour effectuer un diagnostic de défaillance d'au moins un turbocompresseur, le turbocompresseur comprenant :- un carter central (5) ;- des paliers (9) compresseur et turbine ;- un axe de turbine (3) ;- une roue compresseur (2) comportant une face (21) ;- une roue de turbine ;- une butée fixe (4f) en contact avec le carter central (5) ;- des butées tournantes de compresseur et de turbine (4t), rendues solidaires de l'axe de turbine après serrage de l'ensemble tournant constitué de la roue compresseur (2), de l'axe de turbine (3) et de la roue de turbine.la roue compresseur (2) étant solidaire en rotation à l'axe de turbine (3) et centrée par rapport à l'axe de rotation (AA) de l'axe de turbine (3), l'ensemble est monté libre en rotation dans le carter central (5),le dispositif comprenant également :- un capteur (7) de position ; et- un émetteur (6) d'un signal de position placé entre la roue compresseur (2) et la butée fixe (4f) et formant avec une face de la butée (4f), au contact du carter central (5), une distance (D) ;caractérisé en ce que ledit capteur (7) est intégré au carter central (5) au moyen d'un alésage et est positionné au moyen d'au moins une butée mécanique rapportée sur le carter central (5) ou sur tout autre élément entre la face plane de la roue compresseur (2) et le carter central (5).

Description

L'invention se rapporte en particulier aux dispositifs et aux procédés de mesure de vitesse de rotation de turbocompresseurs et de diagnostic de défaillance dans un véhicule. Elle peut-être étendue à toutes les autres machines tournantes dont la surveillance des critères de fiabilité repose sur le même principe. Afin de s'adapter aux exigences du marché, le développement de la suralimentation des moteurs automobiles Essence et Diesel a graduellement été tenu de répondre à des objectifs de plus en plus ambitieux tant au niveau du temps de réponse qu'au niveau des couples et puissances spécifiques. Ces exigences se sont progressivement traduites par une exploitation du potentiel des turbocompresseurs aux limites de leur vitesse de rotation. Des dispositifs et procédés de contrôle intégré au turbocompresseur ont donc été proposés afin de fournir un moyen d'acquisition précis de la vitesse du turbocompresseur en étant susceptible de prévenir ses défaillances. Des dispositifs permettant une mesure de la vitesse de rotation de turbocompresseur et un diagnostic de défaillance existent sur véhicules industriels. Les dispositifs les plus communément utilisés ont recours à l'un des moyens suivants : mesures de phénomènes physiques découlant de la variation de flux magnétiques ou électromagnétiques, systèmes fonctionnant sur le principe de l'induction, etc. Selon les solutions, ces dispositifs sont implantés sur un carter de compresseur au droit d'ailettes d'une roue compresseur, entre un écrou et la roue compresseur, sur un écrou de serrage ou peuvent encore être amenés à remplacer l'écrou de serrage. Cependant, il est impossible pour ces différents systèmes de pouvoir différencier, avec exactitude, une évolution du jeu d'entrefer représentatif d'une usure normale des composants du système paliers du jeu représentatif d'une usure de ces mêmes composants, synonyme d'un risque de destruction prématurée du turbocompresseur, en raison d'un porte-à-faux important entre le capteur et le palier compresseur, qui augmente l'incertitude de mesure. Par ailleurs les opérations de montage et de réglage de ces dispositifs restent très délicates à réaliser au plan industriel du fait d'un haut niveau de précision demandé, et impose une vérification de la fonctionnalité des capteurs, incompatible avec la chronologie des étapes de fabrication conventionnelles d'assemblage et de contrôle pratiqués. L'invention a donc pour objet de proposer un dispositif de mesure de la vitesse de rotation des turbocompresseurs avec une fonction d'alerte de défaillance par mesure fiable et précise du jeu d'entrefer représentatif d'une usure du système paliers ou des butées axiales. Un autre objet de l'invention est de proposer un dispositif de mesure de vitesse de rotation de turbocompresseurs et de diagnostic de défaillance permettant un réglage précis et répétable de l'entrefer du capteur à partir duquel l'exploitation du signal électrique correspondant à un défaut de fonctionnement du turbocompresseur sera facilement exploitable. Enfin un autre objet de l'invention est de proposer un procédé de mesure de vitesse de rotation de turbocompresseurs et de diagnostic de défaillance permettant le signalement d'une usure anormale des paliers ou des butées axiales fixe et tournantes se traduisant par un débattement axial et/ou radial excessif de l'axe du turbocompresseur. Pour cela, l'invention propose un dispositif de mesure de vitesse de rotation de turbocompresseurs et de diagnostic de défaillance d'au moins un turbocompresseur, le turbocompresseur comprenant : - un carter central ; - des paliers compresseur et turbine ; - un axe de turbine ; une roue compresseur comportant une face ; une roue de turbine ; une butée fixe en contact avec le carter central ; - des butées tournantes de compresseur et de turbine, rendues solidaires de l'axe de turbine après serrage de l'ensemble tournant constitué de la roue compresseur, de l'axe de turbine et de la roue de turbine. la roue compresseur étant solidaire en rotation à l'axe de turbine et centrée par rapport à l'axe de rotation de l'axe de turbine, l'ensemble est monté libre en rotation dans le carter central, le dispositif comprenant également : - un capteur de position ; et - un émetteur d'un signal de position placé entre la roue compresseur et la butée fixe et formant avec une face de la butée, au contact du carter central, une distance ; caractérisé en ce que ledit capteur est intégré au carter central au moyen d'un alésage et est positionné au moyen d'au moins une butée mécanique rapportée sur le carter central ou sur tout autre élément entre la face plane de la roue compresseur et le carter central. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, au regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique, en coupe axiale, d'un premier mode de réalisation du dispositif selon l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique, en coupe axiale, d'un deuxième mode de réalisation du dispositif selon l'invention ; - les figures 3 à 5 sont des vues de trois-quarts de l'axe de turbine et de la roue compresseur avec positionnement d'un capteur selon une première, deuxième et troisième variante du premier mode de réalisation ; - la figure 6 est une vue de trois-quarts de l'axe de turbine et de la roue compresseur avec positionnement du capteur selon une variante du deuxième mode de réalisation ; En référence à la figure 1, sera ici décrit un premier mode de réalisation du dispositif 1 de mesure de vitesse de rotation de turbocompresseurs et de diagnostic de défaillance selon la présente invention.

Le dispositif 1 comprend notamment une roue compresseur 2, un axe de turbine 3, une butée fixe 4f une butée tournante 4t, un carter central 5, un émetteur de signal de position 6 (figures 2, 3 et 4) un capteur de position 7 et un palier de compresseur 9. Le dispositif 1 comprend également (mais non représentés sur les figures) une roue de turbine rapportée de façon fixe à l'axe de turbine et un palier de turbine. Les paliers de compresseur 9 et de turbine assurent la stabilité en rotation autour d'un axe AA correspondant à l'axe de turbine. La roue compresseur est assemblée sans jeu sur l'axe de turbine 3. Elle comprend un disque arrière présentant une face plane 21. La roue compresseur 2 et l'axe de turbine 3 sont centrés sur un axe de rotation AA correspondant à l'axe de l'axe de turbine 3. L'ensemble comprenant la roue compresseur 2 et l'axe de turbine 3, est monté libre en rotation dans le carter central 5. La maîtrise du débattement radial de l'ensemble tournant, constitué de la roue compresseur, de l'axe de turbine 3 et de la roue de turbine, est assurée par l'intermédiaire des paliers. La butée tournante 4t, comprenant deux faces de part et d'autre de la butée fixe, est rapportée sur l'axe de turbine 3 de façon à ce qu'elle se situe entre la roue compresseur 2 et le carter central 5. Les faces de la butée tournante 4t, situées de part et d'autre de la butée fixe, sont rendues solidaires de l'axe de turbine 3 après serrage de l'ensemble tournant, et viennent au contact sans serrage de chacune des surfaces d'appui de la butée fixe 4f. La butée fixe 4f est solidaire du carter central 5. Les butées 4t et 4f empêchent tout débattement excessif de l'ensemble tournant suivant l'axe AA.

Dans les exemples de modes de réalisation donnés ici, le système de butées (butée tournante et fixe) est représenté comme constitué d'une butée tournante 4t en deux parties et d'une butée fixe 4f. Mais la butée tournante 4t peut également être réalisée en trois parties. Le système de butée peut encore être constitué d'une butée tournante 4t en une partie solidaire de l'axe de turbine 3 contenue dans son débattement axial par deux butées fixes 4f placées de part et d'autre de ses faces d'appui. Il peut également être constitué de butées tournantes 4t rendues solidaires de l'axe de turbine 3, mais positionnée à chacune des extrémités d'un palier monobloc fixe en rotation, dont le débattement axial est contenu par un doigt de bridage fixé sur le carter central. Le système de butée peut éventuellement être un roulement à billes à simple ou double cages applicables aux turbocompresseurs ou compresseurs électrique. Toujours dans les exemples de modes de réalisation données ici, le système de palier est constitué d'un palier de compresseur 9 et d'un palier de turbine. Cependant, le système de palier peut être un palier monobloc connu de l'homme du métier. L'émetteur 6 est réalisé sur la face plane 21 de la roue compresseur 2 perpendiculaire à l'axe AA. Le capteur 7, comprenant une partie sensible 71 au signal engendré par l'émetteur, vient en regard de l'émetteur 6. L'émetteur 6 engendre un signal de position que le capteur 7 reçoit. Un traitement de ce signal de position permet de déterminer la vitesse de rotation de la roue compresseur 2 et de détecter un jeu axial et/ou radial de l'axe de turbine 3 conséquent à une usure des butées 4f et/ou 4t, du palier compresseur 9, ou du palier de turbine (non représenté). L'émetteur 6, placé à une distance D de la butée fixe 4f, elle-même en appui sur le carter central 5 constituant un porte-à-faux réduit d'environ 30 à environ 50% par rapport à un dispositif turbocompresseur conventionnel, comprend des zones émettrices 61 et des zones non émettrices 62.

Le capteur 7 est enchâssé dans le carter central 5 et/ou sur la plaque arrière du compresseur, située entre la roue compresseur 2 et la butée fixe 4f. Le capteur 7 peut être enchâssé dans un alésage effectué sur le carter central 5 et/ou sur la plaque arrière du compresseur. L'alésage est effectué de manière à ce que la partie sensible 71 du capteur 7 puisse être en regard de l'émetteur 6. L'alésage peut être parallèle à l'axe de rotation AA ou oblique. Le capteur 7 n'est, cependant, pas intrusif par rapport au système de butées et paliers du carter central 5. Le capteur 7 peut être aisément inséré dans l'alésage par simple glissement. Un élément de butée, non représenté sur les figures, permet de positionner le capteur 7 dans sa position d'utilisation, pour s'affranchir d'un réglage de l'entrefer L. L'élément de butée peut être rapporté sur le carter central 5 ou toute autre partie s'inscrivant entre la face arrière de la roue compresseur 2 et le carter central 5. Afin d'éviter tout risque de fuite d'huile ou de vapeurs d'huile, l'alésage n'est, préférentiellement, pas en contact avec le circuit de lubrification interne du carter central 5. La partie sensible 71 du capteur 7 forme un entrefer L avec l'émetteur 6.

Le capteur 7 peut être un capteur passif ou actif. Avantageusement, le capteur 7 est un capteur magnétique passif qui met en oeuvre un système de détection inductif (actif ou passif), mais il est aussi possible d'y substituer d'autres alternatives fondées sur des dispositifs d'acquisition utilisant des technologies plus sophistiquées telles que : capteurs à courant de Foucault ou effet Hall, etc. La technologie du capteur 7 s'accommode de températures comprises entre environ -40°C et environ +200°C sans pour autant générer une dérive d'amplitude du signal à traiter. L'avantage d'intégrer le capteur 7 au carter central 5 est de permettre la livraison du turbocompresseur avec une garantie de fonctionnalité de son capteur 7. En effet, pendant l'opération d'équilibrage dynamique effectuée uniquement sur le carter central assemblé, il est possible de vérifier la fonctionnalité du capteur 7 et de contrôler la cohérence d'un signal délivré par un capteur de régime turbo par rapport à une mesure de vitesse turbo effectuée par un appareil d'équilibrage. Cette phase de contrôle permet aussi de reconnaître, valider, et mémoriser l'amplitude du signal du capteur 7 pour un régime de rotation donné. Dans la majorité des cas de capteurs proposés (fixation du capteur sur un carter de compresseur par exemple) le contrôle de fonctionnalité du capteur 7 impose de refaire une mise en vitesse de l'ensemble tournant après la phase d'assemblage final du turbocompresseur. Ceci est doublement problématique, puisque si le capteur ne fonctionne pas correctement, il doit être démonté de l'ensemble pour être remplacé, réglé, et testé de nouveau en vitesse; comme ce contrôle dynamique constitue une opération spécifique, il se traduit automatiquement par une augmentation du coût de la pièce. En référence à la figure 2, sera maintenant décrit un deuxième mode de réalisation du dispositif 1 selon la présente invention. Dans ce mode de réalisation, le dispositif 1 comprend notamment une roue compresseur 2, un axe de turbine 3, une butée fixe 4f, un carter central 5, un émetteur 6 d'un signal de position, un capteur 7 de position, une cible 8 et des paliers 9 compresseur et turbine. Les différents éléments constituant le dispositif 1 selon le deuxième mode de réalisation sont identiques à ceux du dispositif 1 selon le premier mode de réalisation, exception faite du lieu de la réalisation de l'émetteur 6 et de l'ajout d'une cible 8. La cible 8 est une plaque en forme de disque ou autre, présentant deux faces parallèles l'une par rapport à l'autre. La cible 8 est rapportée sur l'axe de turbine 3 de manière à ce que ses deux faces parallèles soient perpendiculaires à l'axe de rotation AA. La cible 8 est solidaire de et liée à rotation et à translation à l'axe de turbine 3. La rigidité de l'assemblage sera assurée par un serrage de la roue compresseur 2.

La cible 8 est placée entre la roue compresseur 2 et la butée fixe 4f. L'émetteur 6, comprenant des zones émettrices et des zones non émettrices, est réalisé, dans ce mode de réalisation, sur la face de la cible 8 la plus proche de la butée fixe 4f. Les zones émettrices et les zones non émettrices sont contiguës. Dans les deux modes de réalisation du dispositif 1, comme représenté sur les figures 3 à 6, l'émetteur peut présenter une zone émettrice 61 et une zone non émettrice 62. Une séparation entre ces deux zones peut se faire le long d'un des diamètres de la face plane 21 de la roue compresseur 2 ou de la face de la cible 8 la plus proche de la butée fixe 4f, telle qu'illustrée sur la figure 3. Cette séparation peut encore être faite suivant toute courbe passant par le centre de la face plane 21 de la roue compresseur 2 ou de la face de la cible 8 la plus proche de la butée fixe 4f, telle qu'illustrée sur la figure 6.

Dans une deuxième variante, en référence à la figure 4, la zone émettrice 61 peut également être une bande étroite suivant un demi-arc d'un cercle centré sur le centre de la face plane 21 de la roue compresseur 2 ou de la face de la cible 8 la plus proche de la butée fixe 4f, de façon à ce que la bande puisse être en regard de la partie sensible 71 du capteur 7 lorsque la roue compresseur est en rotation, en fonctionnement normal. La bande étroite est positionnée par rapport à un rayon optimum, lui-même déterminé en fonction des contraintes liées au processus de fabrication et d'usinage de la roue compresseur 2, des impératifs associés à son équilibrage, de la facilité d'intégration du capteur 7 sur le carter central 5, du niveau de précision souhaité pour la fonction etc. Dans une troisième variante, en référence à la figure 5, l'émetteur peut être composé de trois zones émettrices 61a, 61b et 61c et de 5 zones non émettrices 62a, 62b, 62c, 62d et 62e. Les zones émettrices 61a, 61b, 61c sont des bandes étroites, de largeurs différentes ou égales, suivant des demi-arcs de cercles centrés sur la face plane 21 de la roue compresseur 2 ou la face de la cible 8 la plus proche de la butée fixe 4f. Chacune des zones émettrices 61a, 61b, 61c possède un rayon extérieur correspondant au rayon le plus grand de la bande et un rayon intérieur correspondant au rayon le plus petit de la bande.

En variante, la première bande 61a est plus large que les deux autres bandes 61b et 61c. Les trois zones émettrices 61a, d'une part, 61b, 61c, d'autre part, sont disposées sur deux demi-plans symétriques 22a et 22b, par rapport à un diamètre de la face plane 21 de la roue compresseur 2 ou de la face de la cible 8 la plus proche de la butée fixe 4f. Par exemple, la zone émettrice 61a est disposée sur le demi-plan 22a et les zones émettrices 61b, 61c sur le demi-plan 22b, de manière à ce que le rayon extérieur de la zone émettrice 61a soit plus petit que le rayon intérieur de la zone émettrice 61 b, et à ce que le rayon intérieur de la zone émettrice 61a soit plus grand que le rayon extérieur de la zone émettrice 61c. La zone émettrice 61a est positionnée de manière à pouvoir être en regard de la partie sensible 71 du récepteur 7 quand la roue compresseur 2 ou la cible 8 sont en rotation. Le positionnement de l'émetteur 6 sur la face plane 21 de la roue compresseur 2 ou sur la face de la cible 8 la plus proche de la butée permet l'obtention d'un porte-à-faux de distance D réduit rendant une mesure d'un signal de l'entrefer L plus précise. L'émetteur 6 est robuste à un risque de pollution par dépôt de suies sèches ou grasses et est insensible à une évolution de température entre environ -40°C et environ +200°C. Le récepteur 7 intègre un système de correction thermique approximée dans une plage de mesure considérée. Une précision de la température, dans le système de correction thermique, à environ 10°C suffit entre environ +20°C et environ +160°C. Les zones émettrices 61 peuvent être réalisées dans un matériau magnétique ou ferrique sur la face plane 21 de la roue compresseur 2 par ensemencement magnétique d'une partie de la face plane 21 de la roue compresseur 2, à traiter par projection à chaud, collage et autres techniques industrielles. La réalisation des zones émettrices 61 peut aussi se faire par insertion à la coulée d'un anneau bi matière par sa moitié de circonférence, de forme, largeur et épaisseur adaptées dépassant ou non de la face arrière de la roue compresseur 2, par collage d'une cible surfacique sur la face arrière 21, par sertissage dans un logement spécifiquement usiné sur la face arrière 21 d'un anneau bi matière par sa moitié de circonférence etc. Les zones non émettrices peuvent être réalisées dans un matériau amagnétique.

Le dispositif 1 de la présente invention permet l'acquisition de la vitesse turbocompresseur et le diagnostic de défaillance grâce à un procédé qui va être décrit ci-après. Le procédé de mesure de la vitesse turbocompresseur et de diagnostic d'usure des butées comprend les opérations suivantes : - la détermination de la vitesse turbocompresseur ; et - le diagnostic de défaillance. La détermination de la vitesse turbocompresseur rend possible l'établissement d'un premier niveau de protection. Ce premier niveau de protection permet d'éviter ou de prévenir une casse ou une rupture de turbocompresseur. La casse ou la rupture peut résulter d'un dépassement de la vitesse limite autorisée en conséquence de fuites d'air affectant un circuit de suralimentation situé en sortie du compresseur ou en conséquence d'autres anomalies électroniques (contrôle moteur) ou mécaniques.

La détermination de la vitesse turbocompresseur facilite aussi le contrôle moteur (régulation de la pression de suralimentation, temps de réponse pour l'établissement de la pression de suralimentation maximale, contrôle de la prise de régime en altitude en absence de référentiel de pression atmosphérique, etc.).

Le principe de la détermination repose sur la création d'un signal de position, par exemple, électromagnétique de forme sinusoïdale produit par une variation de champ magnétique consécutive à la rotation des zones émettrices 61 de l'émetteur 6, lui-même placé sur la roue compresseur 2, ou sur la cible 8, au droit du capteur 7. Le signal de forme sinusoïdale a une fréquence croissante quand le régime de rotation de l'axe de turbine 3 augmente. Inversement, la fréquence du signal décroît quand le régime de rotation de l'axe de turbine 3 diminue. Le signal de position est acquis par le capteur 7. Le diagnostic de défaillance suppose au préalable la mémorisation d'un signal de position de référence pour une vitesse donnée et utilise une comparaison entre le signal de position de référence et le signal de position acquis lors de la détermination de la vitesse, à la même vitesse donnée. En variante, le dépassement d'une valeur seuil de vitesse maximale du turbo compresseur déterminée entraine le déclenchement d'un signal d'alerte. Le diagnostic de défaillance permet l'établissement d'un deuxième et d'un troisième niveau de protection. Le deuxième niveau de protection consiste en une détection d'une usure axiale de la butée fixe 4f et/ou des butées tournantes 4t. Cette usure augmente le jeu axial de l'ensemble tournant constitué par la roue de compresseur, les butées tournantes, l'axe et la roue de turbine. Cette usure, par contact avec les carters, entraîne la destruction du turbocompresseur. Le troisième niveau de protection consiste en une détection d'une usure interne ou externe du palier de compresseur 9 (ou du palier de turbine non représenté) logé dans le carter central 5, là où le carter 5 et le palier 9 sont en contact glissant par l'intermédiaire du film d'huile externe assurant l'amortissement vibratoire du palier 9. Cette usure provoque un jeu radial de l'axe de turbine 3 ou de la portée interne du palier 9 (ou du palier de turbine) se traduisant par la destruction de l'ensemble tournant.

Concernant le deuxième niveau de protection, le diagnostic consiste à mesurer, puis à comparer une amplitude d'un signal produit par un passage alterné des zones émettrices par rapport au capteur pour une même vitesse de la roue. Après une définition d'une distance d'entrefer L répondant aux conditions fixées pour l'obtention d'un signal exploitable dans l'environnement défini pour un même régime de rotation de la roue compresseur, l'amplitude du signal sera quasiment immuable et constante (jeu axial à neuf faible, s'inscrivant, de préférence, dans une plage de tolérance comprise entre environ 50 pm et environ 90 pm en battement total), donc reconnaissable et mémorisable par un système chargé de traiter cette information.

Au besoin, l'amplitude du signal électrique correspondant aux jeux fonctionnels à l'état neuf du turbo pour une vitesse de rotation donnée pourra être enregistré par l'intermédiaire d'un code barre ou d'un artifice similaire, afin d'être reformatée et utilisée comme valeur de référence par l'unité de traitement du calculateur.

En cas d'une dégradation des butées axiales se traduisant par une augmentation de l'entrefer L (cas d'une usure en traction compresseur) pour une vitesse de rotation donnée de l'ensemble tournant ou une plage de régime définie en fonction des lignes d'isovitesses du charnp compresseur, l'amplitude du signal va progressivement s'estomper.

Quand le signal devient trop faible, une lampe MIL s'allume. La lampe MIL (Malfunction Indicator Lamp ou lampe d'indication de dysfonctionnement) peut s'allumer, selon la sensibilité du diagnostic désirée, lorsque le signal atteint une valeur seuil minimale calibrée ou lorsqu'il y a absence totale de signal.

Dans le cas d'une diminution de l'entrefer L (cas d'une usure en traction turbine), l'amplitude du signal augmente. Quand le signal devient trop important, la lampe MIL est allumée. La lampe est allumée, selon la sensibilité du diagnostic désirée, lorsque le signal atteint une valeur seuil maximale calibrée ; lorsque la partie sensible 71 du capteur 7 subit une perte de sensibilité ; ou encore lorsqu'un contact mécanique entre la roue compresseur 2 et le capteur 7 entraîne une dégradation ou une destruction de la partie sensible 71 du capteur 7. L'avantage de ce procédé est de permettre un diagnostic de deuxième niveau, la définition technique étant robuste et facile à intégrer dans un ECU (Electronic Control Unit ou encore bloc de commande électronique) et permet de détecter la majorité des cas de risque de rupture d'ensemble tournant. En outre, ce procédé présente le double avantage d'être d'un coût faible tout en étant très fiable dans le temps. Concernant le troisième niveau de protection, le diagnostic permet de détecter une usure radiale du système paliers en s'appuyant sur une mesure d'un courant induit par un passage des zones émettrices 61 au droit de la partie sensible 71 du capteur 7. Pour ce diagnostic, une variation d'un signal de mesure est obtenue à partir de l'émetteur sur la face plane 21 de la roue compresseur 2 ou sur la cible 8. Dans le cas d'un battement radial anormalement élevé, la forme du signal de position acquis par l'ECU présentera pour chaque rotation complète de la roue compresseur 2 des discontinuités d'amplitude du signal ou un signal électrique aléatoire. L'acquisition et le traitement de ce signal perturbé, par un filtre dynamique ou un étage différentiel avec intégrateur à contre- réaction dynamique en ambiance automobile, ou tout autre dispositif adéquat permet d'évaluer, par comparaison avec le signal de référence ou cohérence d'information, toute évolution de forme et d'amplitude du signal électrique et par ce moyen, de détecter après calibration des seuils d'alerte, un jeu radial excessif.

Du fait d'une plus forte amplitude autorisée sur le jeu radial, les conditions de ce diagnostic devront préférentiellement être assujetties à une vitesse de rotation du turbocompresseur à partir de laquelle la stabilisation de l'ensemble tournant sera acquise (fonctionnement gyroscopique).

Le positionnement de l'émetteur 6, sur la face plane 21 de la roue compresseur 2 ou sur la cible 8, permet de combiner deux références axiale et radiale à mettre sous contrôle. Le deuxième niveau de protection et le troisième niveau de protection 5 peuvent être combinés afin de détecter simultanément les usures axiales et radiales du système paliers. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus, mais s'étend à tout mode de réalisation conforme à son esprit. 10

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif pour mesurer une vitesse de rotation et pour effectuer un diagnostic de défaillance d'au moins un turbocompresseur, le turbocompresseur comprenant : - un carter central (5) ; des paliers (9) compresseur et turbine ; - un axe de turbine (3) ; - une roue compresseur (2) comportant une face (21) ; - une roue de turbine ; - une butée fixe (4f) en contact avec le carter central (5) ; - des butées tournantes de compresseur et de turbine (4t), rendues solidaires de l'axe de turbine après serrage de l'ensemble tournant constitué de la roue compresseur (2), de l'axe de turbine (3) et de la roue de turbine. la roue compresseur (2) étant solidaire en rotation à l'axe de turbine (3) et centrée par rapport à l'axe de rotation (AA) de l'axe de turbine (3), l'ensemble est monté libre en rotation dans le carter central (5), le dispositif comprenant également : - un capteur (7) de position ; et - un émetteur (6) d'un signal de position placé entre la roue compresseur (2) et la butée fixe (4f) et formant avec une face de la butée (4f), au contact du carter central (5), une distance (D) ; caractérisé en ce que ledit capteur (7) est intégré au carter central (5) au moyen d'un alésage et est positionné au moyen d'au moins une butée mécanique rapportée sur le carter central (5) ou sur tout autre élément entre la face plane de la roue compresseur (2) et le carter central (5).
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit émetteur (6) est réalisé sur la face (21) de la roue compresseur (7).30
3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit émetteur est réalisé sur une cible (8), liée à rotation et à translation à l'axe de turbine (3), et placée entre la roue compresseur (2) et le carter central (5).
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit émetteur (6) comporte au moins deux zones contiguës ayant des propriétés différentes, l'une d'entre elles étant émettrice (61), l'autre zone étant non émettrice (62) ; et en ce que lesdites zones émettrices (61) sont, lors de la rotation de l'émetteur (6), en regard d'une partie sensible (71) du capteur (7).
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'émetteur comprend une zone émettrice (61) et une zone non émettrice (62) ; et en ce que ladite zone émettrice (61) de l'émetteur (6) s'étend sur une moitié de la face plane (21) de la roue compresseur (2) ou de la cible (8) et dont la séparation d'avec l'autre passe par l'intersection entre la face plane (21) ou la cible (8) et l'axe de rotation (AA) de l'axe de turbine (3), les zones émettrice et non émettrice étant symétriques.
6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdites zones émettrices (61) de l'émetteur (6) consistent en au moins une bande dessinée suivant un demi arc de cercle centré sur l'axe de rotation (AA) de l'axe de turbine (3).
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdites zones émettrices (61) consistent en une première bande (61a) placée sur un demi-plan (22a) de l'émetteur (6) et deux deuxième et troisièrne bandes (61b, 61c) placées sur l'autre demi-plan (22b) de l'émetteur (6), la première bande (61a) étant plus large que les deux autres bandes (61b, 61c), les bandes, ayant chacune un rayon extérieur (correspondant aurayon le plus grand de la bande) et un rayon intérieur (correspondant au rayon le plus petit de la bande), sont disposées de manière à ce que le rayon extérieur de la première bande (61a) soit inférieur au rayon intérieur de la deuxième bande (61 b) et que le rayon intérieur de la première bande (61 a) soit supérieur au rayon extérieur de la troisième bande (61 c).
8. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que lesdites zones émettrices (61) sont réalisées dans un matériau magnétique et que les autres zones non émettrices (62) sont réalisées dans un matériau amagnétique ; et en ce que le capteur (7) est un capteur inductif passif ou actif.
9. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que lesdites zones émettrices (61) sont réalisées dans un matériau ferrique.
10. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 9, caractérisé en ce que ladite cible (8) possède une forme circulaire centrée sur l'axe de turbine (3).
11. Procédé pour mesurer une vitesse de rotation du turbocompresseur et diagnostiquer une défaillance d'un turbocompresseur comprenant un dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, et comportant les étapes suivantes : - la mémorisation d'un signal de position de référence dont l'amplitude est quasiment constante et immuable consécutivement à une vitesse de rotation donnée pour un porte-à-faux à neuf réduit d'environ 30 % à environ 50% par rapport aux porte-à-faux à neuf présents dans des dispositifs conventionnels ; - l'acquisition d'un signal de position quand le turbocompresseur est en fonctionnement, le signal acquis résultant d'un passage alterné dezones émettrices (61) de l'émetteur (6) au regard de la partie sensible (71) du capteur (7) ; - la détermination de la vitesse à partir du signal acquis ; - le traitement du signal acquis ; et le diagnostic de défaillance à partir de la comparaison entre les signaux de position acquis et de référence ; caractérisé en ce que la détection par le diagnostic de défaillance d'un jeu axial et/ou radial anormal de l'axe de turbine (3) et de la roue compresseur (2) entraîne le déclenchement d'un signal d'alerte.
12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le jeu axial à neuf s'inscrit dans une plage de tolérance comprise entre environ 50 pm et environ 90 pm de battement total.
13. Procédé selon l'une des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce que le jeu axial, résultant d'une usure anormale de la butée fixe (4f) et/ou des butées tournantes (4t), est détecté par le diagnostic de défaillance grâce à la variation d'amplitude du signal acquis.
14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'une diminution de l'amplitude du signal acquis jusqu'à une valeur seuil minimale ou nulle entraîne le déclenchement du signal d'alerte.
15. Procédé selon l'une des revendications 13 ou 14, caractérisé en ce qu'une augmentation de l'amplitude du signal acquis jusqu'à une valeur seuil maximale entraîne le déclenchement du signal d'alerte.
16. Procédé selon l'une des revendications 11 à 15 caractérisé en ce qu'une perte d'efficacité ou dégradation de la partie sensible (71) du capteur (7) entraîne le déclenchement du signal d'alerte.
17. Procédé selon l'une des revendications 11 à 16 caractérisé en ce que le jeu radial, résultant d'une usure anormale du palier compresseur (9) et/ou du palier de turbine, là où les paliers et le carter (5) sont en contact glissant par l'intermédiaire d'un film d'huile, est détecté par le diagnostic de défaillance grâce à la variation de forme du signal acquis.
18. Procédé selon l'une des revendications 11 à 17 caractérisé en ce qu'un dépassement d'une valeur seuil de vitesse maximale de la vitesse déterminée entraîne le déclenchement du signal d'alerte.
19. Procédé selon l'une des revendications 11 à 18 caractérisé en ce que le signal d'alerte est réalisé par un allumage d'une lampe d'alerte MIL (Malfunction Indicator lamp ou lampe d'indication de dysfonctionnement). 15
20. Procédé selon l'une des revendications 11 à 19, caractérisé en ce que le signal acquis est un signal électromagnétique de forme sinusoïdale consécutivement à la rotation de l'émetteur (6).
21. Véhicule moteur comprenant un dispositif, selon l'une des 20 revendications 1 à 10, mettant en oeuvre un procédé selon l'une des revendications 11 à 20.10