Brevet FR2674574A1 — publié le 19921002

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de contrôle du fonctionnement d'une vanne de recyclage des gaz d'échappement dans l'admission de gaz d'un moteur de véhicule automobile. Dans le cas des moteurs à combustion interne, il est connu d'assurer la recirculation d'une partie des gaz prélevés sur une tubulure d'échappement du moteur, de manière à réintroduire ces gaz dans une tubulure d'admission de gaz frais dans le moteur. La recirculation de gaz d'échappement permet de diminuer les émissions d'oxyde d'azote et notamment de monoxyde d'azote NO qui est chimiquement instable et qui se transforme en NO2 au contact de l'air. En présence d'eau, le dioxyde NO2 se transforme en acide nitrique, de sorte que le monoxyde d'azote NO s'échappant du moteur est susceptible de se transformer en substance polluante dangereuse. La recirculation des gaz d'échappement permet de diminuer les émissions de gaz polluants tels que les oxydes d'azote, d'une part du fait de la diminution du débit des gaz d'échappement dont une partie est réintroduite dans le moteur avec les gaz frais et d'autre part du fait que l'introduction de gaz d'échappement, donc de molécules de chaleur spécifiques importantes telles que des molécules triatomiques de gaz carbonique ou d'eau, dans la tubulure d'admission du moteur, entraîne une diminution de la température maximale de combustion et donc -de la quantité d'oxyde de l'azote formé qui est d'autant plus importante que la température de combustion est plus élevée. Les gaz d'échappement susceptibles de renfermer les substances polluantes sont donc moins abondants et la proportion de substances polluantes dans ces gaz est également réduite, lorsqu'on effectue une certaine recirculation des gaz d'échappement. La recirculation est effectuée par l'intermédiaire d'un conduit assurant la liaison entre une tubulure ou collecteur d'échappement et une tubulure ou collecteur d'admission du moteur, dans lequel est disposée une vanne permettant de commander la recirculation ou le recyclage des gaz d'échappement, en fonction des paramètres de fonctionnement du moteur et en particulier en fonction du niveau de puissance demandé au moteur. Une telle vanne, généralement appelée vanne EGR (correspondant à la désignation en anglais Exhaust Gas Recirculation) présente une structure et un fonctionnement relativement complexes, dans la mesure où il est nécessaire de ne mettre en oeuvre la recirculation des gaz d'échappement que dans certaines phases de fonctionnement du moteur. La vanne EGR comporte un obturateur qui est associé à des moyens de commande permettant, par déplacement de l'obturateur, l'ouverture totale ou partielle jusqu'à la fermeture de la vanne, de manière à assurer ou, au contraire, à interdire la recirculation des gaz d'échappement, suivant les phases de fonctionnement du moteur. L'obturateur de la vanne EGR doit être placé dans une position de fermeture, de manière à empêcher le recyclage des gaz, lorsque le moteur est à pleine charge et également lorsque le moteur tourne au ralenti. La recirculation des gaz d'échappement n'est effectuée que dans la zone intermédiaire de fonctionnement du moteur à charge partielle. En effet, à pleine charge, pour obtenir la puissance demandée et pour préserver les performances du moteur, il est nécessaire d'introduire dans le moteur des gaz frais renfermant-une forte proportion d'oxygène et donc d'éviter un mélange de ces gaz frais avec des gaz d'échappement. Lorsque le moteur tourne au ralenti, le levier de charge du moteur constitué par exemple par la pédale d'accélérateur, est totalement relâché et la position de ce levier nVest plus représentative du débit de carburant injecté dans le moteur, à cause du système de régulation propre au ralenti. Dans ce cas, on ne peut effectuer une recirculation et un recyclage des gaz d'échappement sans risquer un fonctionnement défectueux du moteur et donc des émissions de substances polluantes accrues. On conçoit donc que le contrôle du fonctionnement de cette vanne de recyclage doit être extrêmement fiable pour limiter les risques de pollution évoqués précédemment. On a déjà développé dans l'état de la technique différents moyens permettant de contrôler le fonctionnement de cette vanne. On citera à titre d'exemple l'utilisation de tubes de Venturi sur le conduit en sortie de la vanne EGR, de moyens de contrôle du déplacement du pointeau de la vanne EGR, de sondes de température sur la vanne EGR, etc... Cependant, tous les dispositifs proposés dans l'état de la technique présentent un certain nombre d'inconvénients au niveau de la complexité de leur structure, de leur implantation difficile dans le moteur et de la fiabilité même des moyens rajoutés pour contrôler le fonctionnement de la vanne. Le but de l'invention est donc de résoudre les problèmes évoqués précédemment en proposant un procédé et un dispositif de contrôle du fonctionnement de la vanne EGR qui soit simple, fiable et facilement implantable dans un moteur. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de contrôle du fonctionnement d'une vanne de recyclage des gaz d'échappement dans l'admission de gaz d'un moteur de véhicule automobile, dans lequel la vanne est connectée entre la sortie des gaz d'échappement et l'admission de gaz du moteur par l'intermédiaire du conduit d'un recyclage de gaz et est pilotée, à l'ouverture et à la fermeture, par un calculateur de commande, caractérisé en ce qu'on mesure la charge d'admission de gaz dans le moteur, en amont et en aval de la sortie du conduit de recyclage, avant et après le pilotage à l'ouverture ou à la fermeture de la vanne, on compare les mesures de charge en amont de la sortie du conduit de recyclage, avant et après le pilotage de la vanne, pour déterminer une condition de fonctionnement instable du moteur et ne pas valider le contrôle en cas de différence entre ces mesures, tandis qu'en cas d'égalité entre ces mesures, on compare les mesures de charge du moteur en aval de la sortie du conduit de recyclage avant et après le pilotage de la vanne, pour déterminer un fonctionnement correct de la vanne en cas de différence entre ces mesures et un défaut de fonctionnement de celle-ci en cas d'égalité entre ces mesures. Selon un autre aspect, l'invention a également pour objet un dispositif de contrôle du fonctionnement d'une vanne de recyclage des gaz d'échappement dans l'admission de gaz d'un moteur de véhicule automobile, pour la mise en oeuvre du procédé tel que décrit précédemment, dans lequel la vanne est connectée entre la sortie des- gaz d'échappement et l'admission de gaz du moteur par l'intermédiaire d'un conduit de recyclage de gaz, et est pilotée, à l'ouverture et à la fermeture, par un calculateur de commande, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de mesure de la charge d'admission de gaz dans le moteur en amont et en aval de la sortie du conduit de recyclage avant et après le pilotage à l'ouverture ou à la fermeture de la vanne, des moyens de comparaison des mesures de charge en amont de la sortie du conduit de recyclage, avant et après le pilotage de la vanne, pour déterminer une condition de fonctionnement instable du moteur et ne pas valider le contrôle en cas de différence entre ces mesures, et des moyens de comparaison, en cas d'égalité entre les mesures de charge en amont de la sortie du conduit, des mesures de charge du moteur en aval de la sortie du conduit de recyclage, avant et après le pilotage de la vanne, pour déterminer un fonctionnement correct de la vanne en cas de différence entre ces mesures et un défaut de fonctionnement de celle-ci en cas d'égalité entre ces mesures. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la Fig.1 représente un dispositif de contrôle du fonctionnement d'une vanne de recyclage de gaz d'échappement dans l'admission de gaz d'un moteur de véhicule automobile selon l'invention; et - la Fig.2 représente un organigramme illustrant le fonctionnement d'un dispositif de contrôle selon l'invention. Sur la figure 1, on voit un dispositif de recirculation de gaz d'échappement dans un moteur 1 de véhicule automobile, comportant une tubulure 2 d'échappement des gaz brûlés et une tubulure 3 d'admission des gaz frais dans les cylindres du moteur. Le dispositif de recirculation des gaz d'échappement comporte également un conduit 4 de recyclage des gaz d'échappement, connecté entre la tubulure 2 d'échappement des gaz brûlés et la tubulure 3 d'admission des gaz frais dans les cylindres du moteur. La circulation des gaz est illustrée par des flèches sur cette figure. Une vanne de recyclage des gaz d'échappement ou EGR, -désignée par la référence générale 5 sur cette figure, est prévue dans le conduit de recyclage des gaz 4. Pour de plus amples renseignements concernant le fonctionnement de ce type de dispositif de recirculation de gaz et plus particulièrement de la vanne de recyclage, on pourra se reporter aux demandes de Brevet Français n" 90 04 738 et 90 15 370, déposées par les Demanderesses. De manière connue en soi, cette vanne est pilotée à l'ouverture ou à la fermeture par un calculateur de commande 6. Selon l'invention, il est prévu des moyens de mesure de la charge d'admission de gaz dans le moteur en amont et en aval de la sortie du conduit 4 de recyclage des gaz dans l'admission de gaz du moteur. Ces moyens sont désignés respectivement par les références 7 et 8 sur cette figure.Les moyens 7 de mesure de la charge du moteur peuvent être constitués par un débitmètre permettant de mesurer le débit de gaz frais absorbé par le moteur en amont de la sortie du conduit de recyclage des gaz 4. Les moyens 8 peuvent être constitués par un capteur de pression connecté à la tubulure d'admission de gaz dans le moteur, en aval de la sortie du conduit de recyclage des gaz d'échappement 4. La sortie de ces moyens de mesure 7 et 8 est reliée au calculateur 6 qui, comme cela sera décrit plus en détail par la suite, permet de réaliser des comparaisons des mesures de charge, en amont et en aval de la sortie du conduit de recyclage, avant et après le pilotage de la vanne, pour déterminer un fonctionnement correct de la vanne de recyclage. En effet, le dispositif selon l'invention permet de contrôler le fonctionnement correct d'une vanne pour les bas ou les hauts taux de recyclage, lorsque la vanne de recyclage est pilotée à l'ouverture ou à la fermeture. Lorsque la vanne EGR est pilotée à l'ouverture, une partie des gaz d'échappement est recyclée dans le moteur par l'intermédiaire du conduit de recyclage 4. En régime de fonctionnement stable, les moyens de mesure 7 de la charge du moteur ne constatent donc normalement aucune différence de charge du moteur, que la vanne EGR soit ouverte ou fermée, étant donné que les gaz sont recyclés en aval de ces moyens de mesure. Par contre, les moyens de mesure 8, permettent, comme cela sera décrit plus en détail par la suite, de détecter une différence de charge du moteur lorsque la vanne EGR s'ouvre ou se ferme. En effet, une partie des gaz d'échappement est recyclée ou non dans la portion de tubulure d'admission sur laquelle sont connectés ces moyens de mesure 8, de sorte que ceux-ci permettent de relever une variation-de la charge du moteur lorsque la vanne de recyclage s'ouvre ou se ferme. On a indiqué précédemment que le calculateur 6 de pilotage de la vanne 5 peut comporter une partie de pilotage de cette vanne et une partie réalisant des comparaisons entre les différentes mesures de charge mentionnées précédemment. Il va de soi bien entendu qu'un calculateur indépendant du calculateur de pilotage de la vanne peut être prévu pour réaliser ces comparaisons. Sur la Fiv.2, on a représenté un organigramme illustrant le fonctionnement du dispositif selon l'invention. Cet organigramme débute par une phase 10 de détermination de l'état de la vanne 5, c'est à dire de détermination de la position ouverte ou fermée de celleci. Ceci permet au calculateur 6 de contrôler les bas taux de recyclage ou les hauts taux de recyclage. En effet, les bas taux de recyclage sont déterminés lorsque la vanne EGR passe d'une position fermée à une position ouverte, tandis que les hauts taux de recyclage sont déterminés lorsque la vanne EGR passe d'une position ouverte à une position fermée. Après cette étape de détermination de l'état de la vanne, est prévue une étape 11 de déclenchement du contrôle. En 12, les traitements des signaux provenant des moyens de mesure 7 et 8 sont déclenchés pour mesurer la charge du moteur avant le pilotage de la vanne, en amont et en aval de la sortie du conduit de recyclage 4, ces mesures étant appelées respectivement M1 et M2 par la suite. En 13, est prévu le pilotage de la vanne par le calculateur 6. La vanne change donc de position, c'est à dire qu'elle passe de sa position fermée à sa position ouverte, ou inversement. En 14, sont prévues des mesures de charge-en amont et en aval de la sortie du conduit de recyclage, par les moyens de mesure 7 et 8, après pilotage de la vanne, ce qui permet d'obtenir des mesures M3 et M4 respectivement. On constate donc à ce niveau du procédé que l'on dispose de quatre mesures de charge du moteur Ml, M2, M3 et M4, qui sont réalisées en amont et en aval de la sortie du conduit de recyclage 4, avant et après le pilotage à l'ouverture ou à la fermeture de la vanne, respectivement. Ces mesures sont réalisées et mémorisées sous le contrôle du calculateur 6 qui commande les deux mesures M1 et M2 avant de piloter la vanne EGR et les deux autres M3 et M4 après le pilotage de cette vanne. Une fois ces différentes mesures effectuées, le calculateur 6 effectue un premier test en 15 pour comparer les mesures M1 et M3, c'est à dire les mesures de charge effectuées en amont de la sortie du conduit de recyclage par les moyens de mesure 7, avant et après le pilotage de la vanne. Ceci permet de déterminer une condition de fonctionnement instable du moteur et de ne pas valider le contrôle en cas de différence entre ces mesures. En effet, le fonctionnement de la vanne de recyclage ne peut pas être contrôlé lorsque la charge du moteur n'est pas stabilisée et en cas de différence entre ces mesures Ml et M3, le calculateur déclare en 16 que le contrôle ne peut pas être validé et doit donc être déclenché à nouveau. En cas d'égalité entre les mesures M1 et M3, le calculateur 6 réalise un autre test en 17 pour comparer les mesures M2 et M4, c'est à dire les mesures de charge du moteur en aval de la sortie du conduit de recyclage 4, avant et après le pilotage de la vanne. Ceci permet de déterminer un fonctionnement correct de la vanne, en 18, en cas de différence entre ces mesures et un défaut de fonctionnement de cette vanne, en 19, en cas d'égalité entre ces mesures. En effet, lorsque la vanne EGR fonctionne normalement, c'est à dire qu'elle s'ouvre ou qu'elle se ferme en fonction de son pilotage, les mesures de charge M2 et M4 avant et après le pilotage de cette vanne, doivent être différentes. En effet, si cette vanne s'ouvre, une partie des gaz d'échappement est recyclée dans le moteur, de sorte que la charge du moteur vue par les moyens de mesure 8 augmente, tandis que si la vanne se ferme, la charge du moteur vue par les moyens de mesure 8, diminue dans la mesure où une partie des gaz d'échappement n'est plus recyclée dans le moteur. Si la vanne EGR est bloquée, soit en position ouverte, soit en position fermée, le pilotage de celle-ci n'a aucune influence sur la charge du moteur vue par les moyens de mesure 8, de sorte que si les mesures de charge M2 et M4 sont égales, on peut conclure que cette vanne présente un défaut de fonctionnement. Ce défaut de fonctionnement peut être mémorisé en 20 pour un traitement ultérieur. REVENDICATIONS 1. Procédé de contrôle du fonctionnement d'une vanne de recyclage des gaz d'échappement dans l'admission de gaz d'un moteur de véhicule automobile, dans lequel la vanne (5) est connectée entre la sortie (2) des gaz d'échappement et l'admission (3) de gaz du moteur par l'intermédiaire du conduit de recyclage de gaz (4) et est pilotée, à l'ouverture-et à la fermeture, par un calculateur de commande (6), caractérisé en ce qu'on mesure la charge d'admission (M1,M2,M3,M4) de gaz dans le moteur (1) en amont et en aval de la sortie du conduit de recyclage (4) avant et après le pilotage à l'ouverture ou à la fermeture de la vanne (5), on compare les mesures de charge (M1. M3) en amont de la sortie du conduit de recyclage (4), avant et après le pilotage de la vanne, pour déterminer une condition de fonctionnement instable du moteur et ne pas valider le contrôle en cas de différence entre ces mesures, tandis qu'en cas d'égalité entre ces mesures, on compare les mesures de charge du moteur (M2, M4) en aval de la sortie du conduit de recyclage (4), avant et après le pilotage de la vanne, pour déterminer un fonctionnement correct de la vanne en cas de différence entre ces mesures (M2, M4) et un défaut de fonctionnement de celle-ci, en cas d'égalité entre ces mesures. 2. Dispositif de contrôle du fonctionnement d'une vanne de recyclage des gaz d'échappement dans l'admission de gaz d'un moteur de véhicule automobile, pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, dans lequel la vanne (5) est connectée entre la sortie (2) des gaz d'échappement et l'admission (3) de gaz du moteur par l'intermédiaire d'un conduit de recyclage de gaz (4), et est pilotée, à l'ouverture et à la fermeture, par un calculateur de commande (6), caractérisé en ce qu'il comporte des moyéns (7,8) de mesure de la charge d'admission de gaz dans le moteur (1), en amont et en aval de la sortie du conduit de recyclage (4), avant et après le pilotage à l'ouverture ou à la fermeture de a vanne, des moyens (6) de comparaison des mesures de charge (M1,M3) en amont de la sortie du conduit de recyclage (4), avant et après le pilotage de la vanne (5), pour déterminer une condition de fonctionnement instable du moteur (1) et ne pas valider le contrôle en cas de différence entre ces mesures, et des moyens de comparaison (6), en cas d'égalité entre les mesures de charge en amont de la sortie du conduit (M1,M3), des mesures (M2,M4) de charge du moteur en aval de la sortie du conduit de recyclage, avant et après le pilotage de la vanne, pour déterminer un fonctionnement correct de la vanne en cas de différence entre ces mesures (M2,M4) et un défaut de fonctionnement de celle-ci, en cas d'égalité entre ces mesures. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens (7) de mesure de la charge en amont de la sortie du conduit de recyclage (4) comprennent un débitmètre. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de mesure de la charge en aval de la sortie du conduit de recyclage (4) comprennent un capteur de pression.