FR3118647A1 - Procédé de détection d’une fuite de gaz dans un circuit d’admission d’un dispositif de motorisation - Google Patents
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Abstract
Ce procédé de détection d’une fuite de gaz dans un circuit d’admission d’air d’un dispositif de motorisation à combustion interne équipé d’un turbocompresseur comporte les étapes suivantes : Mesure (étape 22) d’une pression de suralimentation courante dans le circuit d’admission d’air ; Comparaison (étape 23) d’un régime de rotation courant du turbocompresseur avec un régime de rotation théorique du turbocompresseur ou d’une position courante d’un actionneur de suralimentation avec une position théorique dudit actionneur de suralimentation, ledit régime de rotation théorique du turbocompresseur ou ladite position théorique dudit actionneur de suralimentation permettant, en l’absence de fuite, d’obtenir la pression de suralimentation courante mesurée ; Détermination (étape 24) de la présence d’une fuite de gaz lorsque l’écart entre le régime de rotation courant du turbocompresseur et le régime de rotation théorique du turbocompresseur ou entre la position courante de l’actionneur de suralimentation et la position théorique dudit actionneur de suralimentation est supérieur à un seuil de détection de fuite prédéterminé durant une période prédéterminée. Figure pour l’abrégé : Fig 2
Description
L’invention concerne, de manière générale, la détection de fuites d’air ou de mélange gazeux d’admission dans un moteur à combustion de véhicule automobile.
L’invention concerne en particulier la détection de fuites d’air d’admission entre un moteur et un turbocompresseur d’un moteur à allumage par compression (diesel) ou à allumage commandé suralimenté.
Techniques antérieures
On a représenté schématiquement sur la un dispositif de motorisation 1 de véhicule automobile comprenant un moteur 2, ici à quatre cylindres, comprenant un collecteur d’admission 3 raccordé à un circuit d’admission 4 équipé d’un filtre à air 5, d’un refroidisseur 6, d’un volet d’air 7 et un collecteur d’échappement 8 récupérant les gaz d’échappement issus de la combustion pour les délivrer en sortie à un circuit d’échappement 9 équipé d’un système de post-traitement des effluents gazeux non représenté.
Le dispositif de motorisation 1 comprend également un système de suralimentation comprenant un turbocompresseur 10 doté d’un compresseur 11 et d’une turbine 12 liée par un arbre 13 au compresseur 11.
La turbine 12 peut être contournée au moyen d’une vanne de décharge 14.
La pression en aval du compresseur 11 dans le circuit d’admission 4 est la pression de suralimentation.
Dans certaines variantes, la vanne de décharge 14 est remplacée par une turbine à géométrie variable dont les ailettes s’orientent et permettent de réguler le prélèvement d’énergie effectué sur les gaz d’échappement.
Les gaz d’échappement peuvent également être réinjectés avec l’air du circuit d’admission 4 à l’aide de circuits de recirculation non représentés.
De manière générale, la pression de suralimentation augmente lorsque la vanne de décharge 14 se ferme et que les gaz d’échappement passent par la turbine 12. A l’inverse, si la vanne de décharge 14 est ouverte, les gaz d’échappement ne font pas tourner la turbine 12 et la pression de suralimentation diminue suite à un effort moindre du compresseur 11 lié par l’arbre 13 à la turbine 12.
Pour produire un couple nécessaire à l’entraînement du véhicule en fonction d’une demande du conducteur, matérialisée par un enfoncement de la pédale d’accélérateur du véhicule, il est nécessaire de régler la charge du moteur 2 qui dépend de son débit massique d’air. Le débit massique d’air dépend quant à lui de la pression dans le collecteur d’admission 3 qui est le paramètre à mesurer pour connaître le débit massique d’air.
Le débit massique d’air est réglable en ajustant le volet d’air 7 ou bien la vanne de décharge 14 qui modifie la pression de suralimentation.
Cependant, à faible charge, la vanne de décharge 14 est ouverte et l’on ajuste le volet d’air 7 pour régler la pression dans le collecteur d’admission 3 sur une consigne en boucle fermée.
A l’inverse, à charge plus élevée, le volet d’air 7 est déjà complètement ouvert et la pression dans le collecteur d’admission 3 est ajustée avec la vanne de décharge 14. Dans cette situation, le volet d’air 7 étant ouvert, la pression de suralimentation et la pression dans le collecteur d’admission 3 sont les mêmes. La pression de suralimentation est donc réglée sur une consigne en boucle fermée, ce qui revient à régler la pression dans le collecteur d’admission 3.
Le carburant est injecté de sorte que la richesse du mélange air-carburant corresponde à une valeur donnée.
Dans un moteur à allumage par compression (du type diesel), le volet d’air 7 est la plupart du temps ouvert et le débit massique d’air est ajusté grâce à la vanne de décharge 14 tel qu’expliqué ci-dessus dans le cas d’un moteur à allumage commandé.
Pour repérer les fuites dans le circuit d’admission 4, les solutions existantes se basent sur une comparaison de la pression de suralimentation et de sa consigne, qui dépend du point de fonctionnement du moteur 2, ce qui permet de détecter une fuite d’air lorsque le système n’est plus en capacité de compenser la diminution de la pression de suralimentation. Un écart entre la consigne et la mesure indique la présence d’une fuite dans le circuit d’admission 4.
En conséquence, les petites fuites, faisant diminuer faiblement la pression de suralimentation, sont compensées par une fermeture automatique de la vanne de décharge 14 et ne sont donc pas détectables à moins que la vanne de décharge 14 soit déjà entièrement fermée et ne puisse pas compenser la perte de pression.
Ainsi, seules de grosses fuites sont détectées de manière certaine, avec des trous de l’ordre d’un centimètre de diamètre déviant environ 10% du débit d’air. Les petites fuites ne sont pas détectées, ce qui engendre un problème de sécurité pour le véhicule et les passagers.
La présente invention a donc pour but de pallier les inconvénients précités et de faciliter la détection de fuites de petite taille en plus de la détection de fuites de taille plus élevée.
La présente invention a pour objet un procédé de détection d’une fuite de gaz dans un circuit d’admission d’air d’un dispositif de motorisation à combustion interne équipé d’un turbocompresseur, le procédé comportant les étapes suivantes :
- Mesure d’une pression de suralimentation courante dans le circuit d’admission d’air ;
- Comparaison d’un régime de rotation courant du turbocompresseur avec un régime de rotation théorique du turbocompresseur ou d’une position courante d’un actionneur de suralimentation avec une position théorique dudit actionneur de suralimentation, ledit régime de rotation théorique du turbocompresseur ou ladite position théorique dudit actionneur de suralimentation permettant, en l’absence de fuite, d’obtenir la pression de suralimentation courante mesurée ;
- Détermination de la présence d’une fuite de gaz lorsque l’écart entre le régime de rotation courant du turbocompresseur et le régime de rotation théorique du turbocompresseur ou entre la position courante de l’actionneur de suralimentation et la position théorique dudit actionneur de suralimentation est supérieur à un seuil de détection de fuite prédéterminé durant une période prédéterminée.
Ainsi, ce procédé permet de détecter de façon non intrusive de grosses ainsi que de faibles fuites de gaz d’admission en aval du compresseur afin de prévenir tout risque sécuritaire pour le véhicule et les passagers d’un véhicule motorisé.
Dans un mode de mise en œuvre, on vérifie au début de la mise en œuvre du procédé que la pression de suralimentation est égale à une pression dans un collecteur d’admission d’air du dispositif de motorisation et qu’un moteur du dispositif de motorisation est sur un point de fonctionnement constant.
Avantageusement, une cartographie permet de relier les valeurs d’un régime de rotation du turbocompresseur aux positions d’un actionneur de suralimentation.
Avantageusement, l’actionneur de suralimentation est une vanne de décharge ou un ensemble d’ailettes de la turbine du turbocompresseur.
Avantageusement, les couples de valeurs théoriques possibles, en l’absence de fuite, de régime de rotation du turbocompresseur et de pression de suralimentation sont contenus dans une cartographie.
Dans un mode de mise en œuvre, une étape de consolidation du procédé est réalisée en requérant la répétition de l’étape de détermination de la présence d’une fuite de gaz un nombre de fois supérieur à un seuil prédéfini.
Avantageusement, le procédé est mis en œuvre par un calculateur de bord de véhicule automobile.
D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
Exposé détaillé d’au moins un mode de réalisation
On a représenté sur la les différentes étapes du procédé de détection de fuites, dont un exemple de mise en œuvre est détaillé ci-dessous.
Ce procédé est destiné à être mis en œuvre dans un calculateur de bord 15 embarqué d’un véhicule automobile, dédié par exemple au contrôle moteur.
Ce calculateur de bord 15 est dûment programmé pour mettre en œuvre les différentes étapes du procédé de détection de fuite.
Le procédé s’appliquant à la détection d’une fuite dans un dispositif de motorisation conventionnel, la description qui va suivre sera également faite en référence à la .
Dans la mise en œuvre du procédé de détection d’une fuite de gaz dans le circuit d’admission du dispositif de motorisation 1, on peut en premier lieu vérifier lors d’une étape 21 que la pression de suralimentation dans le circuit d’admission 4 est égale à la pression dans le collecteur d’admission 3 et que le moteur 2 du dispositif de motorisation 1 est sur un point de fonctionnement constant durant un temps minimum.
En effet, lorsque la pression de suralimentation est identique à la pression dans le collecteur d’admission 3, le contrôle du débit d’air est simplifié car seul l’actionneur de suralimentation permet de le réguler, le volet d’air 7 étant alors ouvert. L’actionneur de suralimentation est, selon la configuration du dispositif de motorisation 1, la vanne de décharge 14 ou l’ensemble d’ailettes orientables de la turbine 12 du turbocompresseur 10. De plus, lorsque le moteur 2 est sur un point de fonctionnement constant, les mesures et les étapes suivantes sont également facilitées puisque les paramètres du moteur 2 n’évoluent pas ou peu dans le temps.
On vérifie également que la vanne de décharge 14 n’est pas totalement fermée ou que les ailettes de la turbine ne sont pas au maximum de leur orientation en position fermée. Si tel est le cas, il n’est pas possible de réguler le régime de rotation du turbocompresseur et cela ne permet pas d’identifier une fuite par ce procédé.
Une étape 22 de mesure de la pression de suralimentation courante est ensuite effectuée dans le circuit d’admission 4 d’air. Cette mesure peut s’effectuer via la mesure de la pression dans le collecteur d’admission 3 lorsque celle-ci est identique à la pression de suralimentation.
Puis, à partir de cette mesure de pression et d’une cartographie stockée dans le calculateur de bord 15, il est possible de connaître le régime de rotation théorique du turbocompresseur 10 pour obtenir une telle pression de suralimentation. En effet, la cartographie contient les couples de valeurs théoriques possibles, en l’absence de fuite, de régime de rotation du turbocompresseur 10 et de pression de suralimentation.
Une étape 23 de comparaison du régime de rotation courant du turbocompresseur 10 avec le régime de rotation théorique du turbocompresseur 10 déduit à l’aide de la cartographie décrite ci-dessus est ensuite effectuée, ledit régime de rotation théorique du turbocompresseur 10 permettant, en l’absence de fuite, d’obtenir la pression de suralimentation courante mesurée. Le régime de rotation courant du turbocompresseur 10 est par exemple mesuré à l’aide d’un capteur dont l’usage premier est de mesurer le régime du turbocompresseur 10 afin d’autoriser ou non le moteur 2 à monter en charge.
Ainsi, si une fuite est présente dans le circuit d’admission 4 et que la pression de suralimentation diminue, le régime de rotation du turbocompresseur va automatiquement augmenter pour compenser cette perte de pression. La comparaison décrite ci-dessus permet d’identifier qu’une telle compensation a lieu et permet de mettre en place ce procédé de détection de fuite.
Par équivalence, il est possible de remplacer les valeurs de régime de rotation du turbocompresseur 10 par la position de l’actionneur de suralimentation. Une cartographie, la même que précédemment, ou une seconde cartographie, permet de relier les valeurs d’un régime de rotation du turbocompresseur 10 aux positions de l’actionneur de suralimentation, qu’il s’agisse de la vanne de décharge 14 ou des ailettes orientables de la turbine 12. Ainsi, le régime de rotation courant du turbocompresseur 10 est remplacé par la position courante de l’actionneur de suralimentation, et le régime de rotation théorique du turbocompresseur 10 est remplacé par la position théorique de l’actionneur de suralimentation permettant, en l’absence de fuite, d’obtenir la pression de suralimentation courante mesurée.
Une étape 24 de détermination de la présence d’une fuite de gaz est ensuite effectuée. Le calculateur de bord 15 conclut à une potentielle présence d’une fuite dans le circuit d’admission 4 lorsque l’écart entre le régime de rotation courant du turbocompresseur 10 et le régime de rotation théorique du turbocompresseur 10, ou par équivalence entre la position courante de l’actionneur de suralimentation et la position théorique dudit actionneur de suralimentation, est supérieur à un seuil prédéterminé durant une période prédéterminée, par exemple durant plus de quelques secondes.
Enfin, une étape 25 de consolidation de la conclusion du calculateur de bord 15 est effectuée s’il est nécessaire d’avoir une certitude quant à la présence d’une fuite dans le circuit d’admission 4. Cette étape 25 requiert la répétition des étapes précédentes ci-dessus un nombre de fois supérieur à un seuil prédéfini durant une période prédéfinie. Par exemple, il peut être défini un seuil de cinq déterminations de la présence d’une fuite durant une minute pour pouvoir établir avec certitude qu’une fuite est présente dans le circuit d’admission 4.
Ce procédé permet en particulier de détecter des fuites de 5% du débit du circuit d’admission 4, et provenant de trous petits de trois millimètres.
Claims (7)
- Procédé de détection d’une fuite de gaz dans un circuit d’admission (4) d’air d’un dispositif de motorisation (1) à combustion interne équipé d’un turbocompresseur (10), caractérisé en ce qu’il comporte les étapes suivantes :
- Mesure (étape 22) d’une pression de suralimentation courante dans le circuit d’admission (4) d’air ;
- Comparaison (étape 23) d’un régime de rotation courant du turbocompresseur (10) avec un régime de rotation théorique du turbocompresseur (10) ou d’une position courante d’un actionneur de suralimentation (14) avec une position théorique dudit actionneur de suralimentation (14), ledit régime de rotation théorique du turbocompresseur (10) ou ladite position théorique dudit actionneur de suralimentation (14) permettant, en l’absence de fuite, d’obtenir la pression de suralimentation courante mesurée ;
- Détermination (étape 24) de la présence d’une fuite de gaz lorsque l’écart entre le régime de rotation courant du turbocompresseur (10) et le régime de rotation théorique du turbocompresseur (10) ou entre la position courante de l’actionneur de suralimentation (14) et la position théorique dudit actionneur de suralimentation (14) est supérieur à un seuil de détection de fuite prédéterminé durant une période prédéterminée.
- Procédé selon la revendication 1, dans lequel on vérifie (étape 21) que la pression de suralimentation est égale à une pression dans un collecteur d’admission (3) d’air du dispositif de motorisation (1) et qu’un moteur (2) du dispositif de motorisation (1) est sur un point de fonctionnement constant.
- Procédé selon l’une des revendications 1 et 2, dans lequel une cartographie permet de relier les valeurs d’un régime de rotation du turbocompresseur (10) aux positions d’un actionneur de suralimentation (14).
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l’actionneur de suralimentation est une vanne de décharge (14) ou un ensemble d’ailettes de la turbine (12) du turbocompresseur (10).
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel les couples de valeurs théoriques possibles, en l’absence de fuite, de régime de rotation du turbocompresseur (10) et de pression de suralimentation sont contenus dans une cartographie.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel une étape (25) de consolidation du procédé est réalisée en requérant la répétition de l’étape (24) de détermination de la présence d’une fuite de gaz un nombre de fois supérieur à un seuil prédéfini.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu’il est mis en œuvre par un calculateur de bord (15) de véhicule automobile.
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