Brevet FR2712980A1 — publié le 19950602

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de détection du dépassement d'un seuil de température. Plus particulièrement, le procédé et le dispositif selon l'invention permettent de détecter si la température des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, muni d'un pot catalytique, dépasse une valeur déterminée, dite température d'amorçage. Les pots catalytiques sont bien connus dans le domaine automobile et sont largement utilisés. Pour répondre aux nouvelles normes (notamment Américaine) dans le domaine de la limitation de la pollution de l'air, il est maintenant demandé d'effectuer un auto diagnostic des pots catalytiques installés, afin de vérifier leur bon fonctionnement. A cet effet, il est placé, dans la tubulure d'échappement des gaz, une sonde dont la fonction est de mesurer la quantité d'oxygène présente dans les gaz d'échappement. Pour plus de commodité cette sonde sera appelée, dans la suite de la description, une sonde de mesure d'oxygène. Pour qu'une telle sonde fonctionne correctement, il est nécessaire que son nez soit maintenu à une température constante. A cet effet ce nez de sonde, est associé à un circuit de réchauffage. En outre un pot catalytique fonctionne de manière optimale dans la mesure ou la température des gaz d'échappement est supérieure à une température dite d'amorçage. Ainsi, avant de faire fonctionner la sonde de mesure d'oxygène, il convient, non seulement de s'assurer que le nez de la sonde est à la bonne température, mais aussi que la température des gaz d'échappement, est supérieure à la température d'amorçage. Une telle mesure de la température des gaz d'échappement, pourrait être effectuée à l'aide d'une sonde de température classique, placée dans la tubulure d'échappement. Cependant les coûts de conception et de fabrication, d'une telle sonde de température, sont beaucoup trop importants pour pouvoir envisager de la mettre en place sur tout véhicule. A l'heure actuelle, de telles sondes sont implantées, uniquement à titre expérimental, sur des véhicules prototypes. La présente invention a pour objet de pallier l'ensemble de ces inconvénients et de réaliser une détection du dépassement de la température d'amorçage, sans avoir à utiliser une sonde de température spécifique. Un autre but de l'invention est de créer un procédé et un dispositif de détection de dépassement d'un seuil de température qui soient économiques, fiables et de mise en oeuvre aisée. A cet effet la présente invention concerne, un procédé de détection du dépassement d'un seuil de température, dite température d'amorçage, pour des gaz d'échappement créés par un moteur à combustion interne équipé d'un pot catalytique, le dit procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste, en continu, à: - réguler la température d'un circuit de réchauffage, associé à une sonde de mesure d'oxygène placée dans la tubulure d'échappement, la dite sonde étant balayée par les gaz d'échappement, - déterminer l'intensité et la tension du courant alimentant le circuit de réchauffage lors de la régulation de température, - calculer la puissance électrique dissipée dans le circuit de réchauffage, - mesurer le débit des gaz d'échappement, - comparer la puissance électrique dissipée, à une puissance électrique de consigne, établie pour la température d'amorçage déterminée, et pour une pluralité de débits de gaz d'échappement, - en déduire si la température des gaz d'échappement est supérieure ou inférieure à la température d'amorçage du pot catalytique. Avantageusement un tel procédé permet de déterminer si la température des gaz d'échappement dépasse un seuil défini, sans ajouter de sonde de température spécifique. En effet il suffit pour déterminer si ce seuil a été dépassé, ou non, de mesurer la puissance dissipée par le circuit de réchauffage balayé, par les gaz d'échappement. Cette puissance électrique dissipée, est ensuite comparée à une puissance de consigne, établie pour une température d'amorçage donnée, et pour un ensemble de débits des gaz d'échappement possibles. Avantageusement le circuit de réchauffage utilisé est celui qui est associé, à une sonde de mesure d'oxygène (par exemple une sonde dite "au titane"). Ainsi, non seulement, le procédé selon l'invention permet de ne pas ajouter de sonde spécifique, mais encore, c'est directement le circuit de réchauffage de la sonde d'oxygène qui est utilisé, pour déterminer si la température d'amorçage est atteinte ou non. Ce circuit de réchauffage est donc habilement exploité pour deux fonctions différentes. La présente invention concerne également un dispositif correspondant. Ce dispositif permet, en ne mesurant en continu que l'intensité et la tension du courant alimentant le circuit de réchauffage, de s'assurer que la température des gaz d'échappement est bien supérieure à la température d'amorçage du catalyseur. D'autres objets, avantages et caractéristiques de la présente invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels: - La figure 1: est une vue schématique montrant le positionnement du dispositif selon l'invention dans une tubulure d'échappement des gaz, - La figure 2: est une vue schématique représentant le dispositif selon l'invention et - La figure 3: est un diagramme schématique illustrant la relation liant la puissance électrique consommée dans le circuit de réchauffage, et la puissance apportée par les gaz d'échappement. On rappelle qu'un pot catalytique fonctionne de manière optimale si la température des gaz d'échappement est supérieure à une température dite d'amorçage Ta. Dans la description qui suit cette température d'amorçage est de l'ordre de 450"C. De même une sonde de mesure d'oxygène fonctionne de manière optimale si la température du nez de sonde est supérieure à une valeur de consigne. Cette température de consigne du nez de sonde est ici, à titre d'exemple, de 700"C. Selon la forme de réalisation représentée aux figures 1 et 2, le dispositif 10 selon l'invention comporte une sonde 13 de mesure d'oxygène, placée dans une tubulure d'échappement 12 contenant un pot catalytique P. Cette tubulure d'échappement est traversée par des gaz (flèche F) en provenance d'un moteur à combustion interne M. La sonde 13 présente notamment un nez de sonde 130, en contact avec les gaz d'échappement en provenance du moteur M. De manière classique, la sonde 13 (figure 2) est une sonde dite "au titane" et est associée à un circuit de réchauffage 11, adapté pour maintenir le nez de sonde à sa température de consigne. Ce circuit de réchauffage 11 (Figure 2) comporte notamment une résistance variable RT et est parcouru par un courant d'intensité I. L'intensité I et la tension U du courant alimentant ce circuit sont régulées en continu par un moyen de régulation 14. Le moyen de régulation 14, permet de maintenir une température constante au niveau du nez de sonde 130 et génère un signal représentatif des valeurs de l'intensité I et de la tension U, circulant dans le circuit de réchauffage. Ces valeurs sont transmises à un calculateur 15. Un moyen 16 de détermination de la puissance électrique dissipée dans le circuit de réchauffage, traite le signal reçu par le calculateur 15, pour obtenir la puissance électrique PE dissipée, dans le circuit de réchauffage. Cette puissance électrique dissipée est en effet, égale au produit de l'intensité I par la tension U. Le moyen de détermination 16 génère, alors un signal représentatif de cette puissance électrique dissipée PE. Ce signal est reçu par un moyen de comparaison 17. Le moyen de comparaison 17 compare la valeur de la puissance électrique dissipée PE, avec une valeur de puissance électrique de consigne PEC, établie pour une température d'amorçage Ta et un débit Q de gaz d'échappement donnés. Le débit des gaz d'échappement est donné par exemple par un débitmètre massique, placé dans la tubulure d'admission du moteur à combustion interne. Si la valeur de la puissance électrique dissipée PE est supérieure à ia puissance de consigne PEC alors les gaz d'échappement sont à une température inférieure à la température d'amorçage. Le moyen de comparaison est adapté pour générer un signal indiquant si la température des gaz d'échappement est supérieure à la température d'amorçage. La détermination de la puissance électrique de consigne PEC est réalisée de manière expérimentale pour chaque type de sonde utilisable. Cette détermination est détaillée ci-après. La sonde de mesure d'oxygène, munie de son circuit de réchauffage est placée de manière expérimentale, dans une tubulure d'échappement, et est balayée par des gaz présentant un débit Q connu. La température à laquelle on désire maintenir la sonde est connue et constante. Dans l'exemple considéré, cette température est de l'ordre de 700"C. La puissance PS nécessaire pour maintenir la sonde à cette température est connue et constante. Cette puissance est donnée par la relation: PS = PE + PG. Dans cette relation PE est la puissance électrique dissipée pour maintenir la sonde à température constante et est déterminée par le produit l*U; PG est la puissance apportée par les gaz d'échappement et est inconnue, (puisque la température des gaz d'échappement n'est pas mesurée). Pour déterminer la puissance électrique de consigne PEC (puissance électrique dissipée lorsque les gaz d'échappement sont à la température d'amorçage, et que la sonde de mesure de l'oxygène est à sa température de consigne (de l'ordre de 700 C)), on mesure le produit l*U dissipé dans le circuit de chauffage, lorsque ces deux conditions sont réunies. Ce produit est égal à la puissance électrique de consigne PEC. Cette puissance électrique de consigne est donc déterminée pour une température d'amorçage Ta donnée, et pour un débit Q de gaz donné. La relation précédemment donnée est bien entendu, toujours valable, lorsque les gaz sont à la température d'amorçage et que leur débit est fixé. Ainsi on a: PS = PEC+ PGC dans laquelle PGC est la puissance apportée par les gaz d'échappement, lorsque ceux-ci sont à la température d'amorçage. PS est connue, PEC aussi. La détermination de PGC est effectuée par différence. Cette valeur de PGC est importante puisqu'elle correspond à la valeur minimum de la puissance des gaz pour que ceux-ci soient à la température d'amorçage. Ainsi si la puissance des gaz d'échappement est inférieure à cette puissance de consigne, alors les gaz sont à une température inférieure à la température d'amorçage lorsque les gaz sont à un débit Q déterminé. Pour chaque valeur de débit de gaz, le produit l*U est déterminé lorsque les gaz sont à la température d'amorçage. On réalise ainsi des tables de correspondance donnant pour un type de sonde donné et pour chaque débit, la valeur de la puissance électrique de consigne PEC . Ces tables sont mémorisées dans le calculateur 15. Ainsi lorsque le moteur est en fonctionnement, il suffit de mesurer la puissance électrique dissipée et de la comparer avec la puissance électrique de consigne. A la figure 3, on a représenté un premier cas de figure dans lequel (à débit de gaz constant) la puissance dissipée PE1 est inférieure à la puissance électrique de consigne, et un deuxième cas de figure dans lequel la puissance électrique dissipée PE2 est supérieure à la puissance électrique de consigne. Les valeurs de consigne pour la puissance électrique et la puissance des gaz sont également représentées sur cette figure. On a donc: PEl De la même manière on a: PG2 De ce fait comme la puissance des gaz est directement proportionnelle à la température des gaz on en déduit que la température des gaz dans le cas 2 (PE2,PG2) est inférieure à la température d'amorçage, tandis que dans le cas 1 (PE1,PG1) cette température est supérieure à la température d'amorçage. Ainsi si la puissance électrique réellement dissipée dans le circuit de réchauffage est supérieure à la puissance électrique de consigne, alors la température des gaz d'échappement est inférieure à la température d'amorçage. Dans le cas contraire, si la puissance électrique réellement dissipée dans le circuit de réchauffage est inférieure, à la puissance électrique de consigne, alors la température des gaz d'échappement est, supérieure à la température d'amorçage. Selon l'invention non seulement, il n'est pas nécessaire de placer une sonde de mesure de température dans la tubulure d'échappement des gaz, mais encore il suffit de se servir des valeurs de l'intensité et de la tension d'un circuit de réchauffage associé à une sonde d'oxygène, (déjà placée dans cette tubulure) pour détecter si la température des gaz d'échappement dépasse, ou non, la température d'amorçage. Le circuit de réchauffage présente ainsi deux fonctions distinctes, à savoir; - une fonction classique de maintien de la température du nez de la sonde de mesure d'oxygène, et - une fonction de détection du dépassement d'une température d'amorçage, pour les gaz d'échappement. En conséquence la fonction de détection recherchée ne nécessite l'emploi d'aucune sonde spécifique, puisque les données nécessaires sont accessibles, à l'aide d'une sonde déjà mise en place. On notera que la sonde de mesure d'oxygène peut indifféremment être placée en amont ou en aval du pot catalytique P. La présente invention concerne également un procédé de détection du dépassement d'une température, dite d'amorçage, pour des gaz d'échappement, créés par un moteur à combustion interne. Ce moteur est équipé d'un pot catalytique présentant une température d'amorçage connue. Le procédé selon l'invention consiste, en continu, à: - réguler la température d'un circuit de réchauffage, associé à une sonde de mesure d'oxygène placée dans la tubulure d'échappement des gaz créés par le moteur à combustion interne, la dite sonde étant balayée par les gaz d'échappement, - déterminer l'intensité I et la tension U du courant circulant dans le circuit de réchauffage lors de la régulation de température, - calculer la puissance électrique dissipée dans le circuit de réchauffage, - mesurer le débit des gaz d'échappement, - comparer la puissance électrique dissipée, avec une puissance électrique de consigne, établie pour la température d'amorçage déterminée, et pour une pluralité de débits de gaz d'échappement, - en déduire si la température des gaz d'échappement est supérieure ou inférieure à la température d'amorçage. Avantageusement une table de correspondance est établie pour chaque température d'amorçage donnée, entre une pluralité de débits de gaz et une pluralité de puissance de consignes correspondantes. Ainsi pour tout type de sonde dont le nez est régulé en température, quel que soit le débit des gaz d'échappement, et quelle que soit la température d'amorçage à respecter, le procédé et le dispositif selon l'invention permettent de détecter si la température des gaz d'échappement dépasse la température d'amorçage. On notera que la mesure du débit des gaz d'échappement est effectuée de manière diverse, soit par un débitmètre massique placé dans la tubulure d'admission du moteur à combustion interne, soit par la connaissance du couple régime / pression de ce moteur, ou par tout autre moyen analogue. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée, au mode de réalisation ci-dessus décrit, et englobe tout variante à la portée de l'homme de l'art. Notamment les valeurs des températures du nez de la sonde de mesure d'oxygène et d'amorçage données ci-dessus, ne sont que des exemples. Revendications 1] Procédé de détection du dépassement d'un seuil de température, dite température d'amorçage (Ta) d'un pot catalytique, pour des gaz d'échappement créés par un moteur (M) à combustion interne équipé d'un pot catalytique (P), le dit procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste en continu à: - réguler la température d'un circuit de réchauffage (11), associé à une sonde de mesure d'oxygène (13) placée dans une tubulure d'échappement, la dite sonde étant balayée par les gaz d'échappement, - déterminer l'intensité (I) et la tension (U) du courant alimentant le circuit de réchauffage (11) lors de la régulation de température, - calculer la puissance électrique dissipée (PE) dans le circuit de réchauffage, - mesurer le débit des gaz d'échappement, - comparer la puissance électrique dissipée (P E), avec une puissance électrique de consigne (PEC), établie pour la température d'amorçage (Ta) déterminée, et pour une pluralité de débits de gaz d'échappement, - en déduire si la température des gaz d'échappement est supérieure ou inférieure à la température d'amorçage (Ta). 2] Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à: - établir une table de correspondance pour la valeur de température d'amorçage (Ta), entre une pluralité de débits de gaz d'échappement et une pluralité de puissances électrique de consignes (PEC) correspondantes. 3] Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les valeurs des puissances électriques de consigne (PEC), sont déterminées par expérimentation. 4] Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que pour déterminer chaque valeur de puissance de consigne (PEC), on se place dans des conditions telles que, la température des gaz d'échappement est égale à la température d'amorçage (Ta) et le débit Q des gaz est défini. 5] Dispositif de détection du dépassement d'un seuil de température, dite température d'amorçage (Ta), pour des gaz d'échappement, les dits gaz étant créés par un moteur (M) à combustion interne muni d'un pot catalytique (P), le dit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte: - un circuit de réchauffage (11) associé à une sonde (13) de mesure de la quantité d'oxygène, la dite sonde étant disposée dans une tubulure d'échappement des gaz du moteur à combustion interne, le dit circuit étant parcouru par un courant d'intensité I et de tension U, - un moyen de régulation (14) de la température du circuit de réchauffage (11) adapté pour agir en continu, sur les valeurs de l'intensité I et de la tension U, de sorte que la température du circuit de réchauffage soit maintenue à une valeur prédéterminée, quelle que soit la température des gaz d'échappement, le dit moyen de régulation (14) étant adapté pour délivrer un signal représentatif des valeurs de l'intensité et, de la tension, - un moyen de mesure du débit des gaz d'échappement, et - un calculateur (15) présentant: - un moyen de détermination (16) de la puissance électrique dissipée (PE) dans le circuit de réchauffage (11), adapté pour calculer en continu le produit de l'intensité I et de la tension U, et pour délivrer un signal représentatif de cette puissance électrique dissipée, - un moyen de comparaison (17) adapté pour recevoir le signal représentatif de la puissance électrique dissipée (PE), et pour comparer ce signal avec une puissance électrique de consigne (PEC) établie pour la température d'amorçage (Ta) déterminée et pour une pluralité de débits (Q) de gaz d'échappement, le dit moyen de comparaison (17) étant adapté, pour générer un signal indiquant si la température des gaz d'échappement est supérieure à la température d'amorçage (Ta).