Brevet FR2712979A1 — publié le 19950602

" Procédé et dispositif pour déterminer la température des gaz d'échappement avec une sonde lambda utilisés dans un véhicule à moteur ou une installation de chauffage " Etat de la technique La présente invention concerne un procédé pour déterminer la température des gaz d'échappement avec une sonde lambda chauffée électriquement. Il est connu par le document DE-OS 3 835 852 de déterminer la température des gaz d'échappement à l'aide d'une sonde lambda. Dans ce document on mesure la résis- tance interne de la sonde lambda et à l'aide d'une relation connue entre la résistance interne et la température des gaz d'échappement, on détermine la température des gaz d'échappement. Ce procédé connu peut être utilisé dans le cas de sondes lambda non chauffées et dans le cas de sondes lambda qui sont chauffées en permanence avec une puissance de chauffe constante. L'invention concerne un procédé et un disposi- tif servant à déterminer la température des gaz d'échappement à l'aide d'une sonde lambda dont la tempéra- ture est réglée. A cet effet l'invention concerne un procédé dans lequel la sonde lambda est réglée sur une température constante et en ce que la température des gaz d'échappement est déterminée à partir de la puissance électrique fournie. L'invention concerne également un dispositif caractérisé en ce que l'on a un régulateur servant à régler la température de la sonde lambda sur une valeur que l'on peut prédéfinir et un bloc d'exploitation qui détermine la température des gaz d'échappement à partir de la puissance électrique fournie à l'élément chauffant de la sonde lambda le cas échéant d'au moins un autre paramètre, qui caracté- rise l'écoulement des gaz d'échappement dans la canalisa- tion d'échappement. Suivant d'autres caractéristiques de l'inven- tion: - la température des gaz d'échappement est dé- terminée dans le cas d'un écoulement déterminé des gaz d'échappement à partir de la puissance électrique; - la température des gaz d'échappement est dé- terminée à partir de la puissance électrique et d'au moins un paramètre caractérisant l'écoulement des gaz d'échappement; - la température des gaz d'échappement est dé- tectée dans le cas d'un moteur à combustion interne à par- tir de la puissance électrique et de la vitesse de rotation; - dans le cas d'un moteur à combustion interne dans le côté admission duquel se trouve un clapet d'étranglement on détermine la température des gaz d'échappement à partir de la puissance électrique, de la vitesse de rotation et de l'angle de rotation du clapet d'étranglement ou de la pression dans le tuyau d'admission en aval du clapet d'étranglement; - dans le cas d'un moteur à combustion interne, on détermine la température des gaz d'échappement à partir de la puissance électrique et de la masse de l'air d'admission ou du débit de l'air d'admission; - on fournit de façon continue la puissance électrique et on peut la déterminer en mesurant une inten- sité et une tension ou on fournit la puissance électrique de façon cyclique et on peut la déterminer à partir du temps de cycle; - on détermine la température des gaz d'échappement au moyen d'une règle de calcul ou d'une courbe caractéristique ou d'un champ caractéristique. Avantages de l'invention L'invention a l'avantage de permettre une dé- termination de la température des gaz d'échappement au moyen d'une sonde lambda dont la température est par exem- ple réglée pour des raisons de précision de la mesure. Dans quelques configurations avantageuses de l'invention, l'écoulement des gaz d'échappement est pris en considération dans le cas de la détermination de la tempé- rature des gaz d'échappement de telle sorte que dans pres- que toutes les conditions de fonctionnement du dispositif produisant les gaz d'échappement il soit possible d'avoir une détermination fiable. L'écoulement des gaz d'échappement peut être caractérisé par différents paramètres de fonctionne- ment; il dépend alors du cas spécifique d'application de choisir le paramètre de fonctionnement ou la combinaison des paramètres de fonctionnement à utiliser. De cette fa- çon, on peut utiliser l'invention de façon très flexible et il n'est pas nécessaire en règle générale d'avoir des dé- tecteurs additionnels, car on peut déjà utiliser les détec- teurs qui existent. Dessin La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un mode de réalisation représenté sur le dessin annexé. Description des formes de réalisation Sur le schéma par blocs de l'unique figure, on a représenté un moteur à combustion interne 100. Sur le mo- teur à combustion interne 100, on a disposé une canalisa- tion de gaz d'échappement 102, à travers laquelle sont évacués les gaz d'échappement émis par le moteur à combus- tion interne. Dans la canalisation d'échappement 102 est disposée une sonde lambda 104, qui peut être chauffée au moyen d'un élément de chauffage électrique 106. Un régula- teur 108 règle la sonde lambda 104 sur une température constante, le régulateur 108 est relié à la sonde lambda 104. Au moyen de cette liaison, le régulateur 108 détermine la résistance interne Ri de la sonde lambda qui est fonc- tion de la température et qui sert de valeur réelle au ré- gulateur. En outre, le régulateur 108 est relié à l'élément chauffant 106. Au moyen de cette liaison le régulateur 108 fournit à l'élément chauffant 106 une puissance électrique P. au cas o la valeur réelle de la résistance intérieure Ri de la sonde lambda 104 dépasse la valeur de consigne mise en mémoire dans le régulateur 108, c'est-à-dire au cas o la température effective de la sonde lambda 104 est plus basse que la température souhaitée. En outre, par cette liaison le régulateur 108 fait savoir au bloc d'exploitation 110, quelle est la puissance électrique qu'il fournit à l'élément chauffant 106. Une autre entrée du bloc d'exploitation 110 est reliée à un détecteur de vi- tesse de rotation 112, qui est disposé sur le moteur à com- bustion interne 100 et détecte la vitesse de rotation n. Le moteur à combustion interne 100 aspire par un tuyau d'admission 114 un mélange d'air et de carburant. Dans le tuyau d'aspiration 114 sont disposés, vus dans le sens de l'écoulement de l'air aspiré, un détecteur 116 ser- vant à détecter le débit d'air q ou la masse d'air qui s'écoule m, un clapet d'étranglement 118, un détecteur de pression 120 servant à détecter la pression dans le tuyau d'admission et au moins un injecteur 122. Tous les composés disposés dans ce tuyau d'admission et au moins un injecteur 122 sont optionnels, c'est-à-dire que l'on peut n'avoir en fonction de la forme de réalisation qu'une partie de ces composants. Le détecteur 116 délivre un signal q. pour le débit d'air ou un signal m, pour la masse d'air qui s'écoule, au bloc d'exploitation 100, le clapet d'étranglement 118 délivre un signal a pour l'angle de ro- tation du clapet d'étranglement et le détecteur de pression délivre un signal pS pour la pression dans le tuyau d'admission. A sa sortie le bloc d'exploitation 110 délivre un signal TAbg pour la température des gaz d'échappement. On va expliquer dans la suite comment le bloc d'exploitation 110 détermine la température des gaz d'échappement à partir de ses grandeurs d'entrée. On pose par hypothèse que la température sou- haitée de la sonde lambda 104 est plus grande que la tempé- rature des gaz d'échappement TAbg. Il est alors seulement possible de commander la puissance P électrique fournie à l'élément chauffant 106 de telle sorte que s'établisse la température souhaitée de la sonde lambda 104. En outre, on pose par hypothèse que la température souhaitée est cons- tante. Dans ces conditions la puissance électrique P, qui est fournie à l'élément chauffant 106 pour maintenir la température souhaitée de la sonde lambda 104 dépend de l'intensité avec laquelle la sonde lambda 104 est refroidie par les gaz d'échappement dans la canalisation d'échappement 102. Si la sonde lambda 104 est refroidie fortement par les gaz d'échappement, il est nécessaire d'avoir une puissance électrique P élevée. Si la sonde lambda 104, par contre, n'est que faiblement refroidie, seulement une faible puissance électrique P est nécessaire. L'action de refroidissement des gaz d'échappement dépend de la température des gaz d'échappement TAbg et de l'écoulement des gaz d'échappement. Il y a une relation fonctionnelle entre les trois grandeurs: la puissance de chauffage P, la température des gaz d'échappement TAbg et l'écoulement des gaz d'échappement. Si ces deux grandeurs sont connues on peut déterminer la troisième, par exemple à l'aide d'une règle de calcul ou au moyen d'un champ carac- téristique déterminé de façon empirique. Avec le procédé selon l'invention, on va déterminer la température des gaz d'échappement TAbg. On prévoit différentes variantes. Dans une forme de réalisation particulièrement simple on part du fait que l'écoulement des gaz d'échappement est à peu près constant ou que les effets des fluctuations de l'écoulement des gaz d'échappement peuvent être négligées. De cette façon, on utilise uniquement la puissance électrique P pour déterminer la température des gaz d'échappement TAbg et on peut le faire à partir de là au moyen d'une courbe caractéristique, qui est acceptable pour cet écoulement des gaz d'échappement à peu près cons- tant. Si l'écoulement des gaz d'échappement dépend des con- ditions de fonctionnement, on peut en principe utiliser le même procédé. Il est toutefois bon de s'assurer alors que la température des gaz d'échappement TAbg est déterminée dans les conditions de fonctionnement pour lesquelles la courbe caractéristique a été recueillie. Au cas o l'on souhaite avoir une détermination de la température des gaz d'échappement TAbg dans des conditions différentes de fonc- tionnement on peut préparer plusieurs courbes caractéristi- ques. Il y a lieu alors de choisir la courbe caractéris- tique qui est dessinée pour les conditions de fonctionne- ment correspondantes. Si par contre, l'écoulement des gaz d'échap- pement n'est pas constant, il y a lieu de choisir pour le cas d'application correspondant des paramètres appropriés qui caractérisent l'écoulement des gaz d'échappement. Dans le cas d'un moteur à combustion interne 100 sans clapet d'étranglement, par exemple d'un moteur Diesel, un tel pa- ramètre approprié est constitué par la vitesse de rotation du moteur à combustion interne 100, car il y a une relation univoque entre la vitesse de rotation n et l'écoulement des gaz d'échappement. Dans ce cas d'application, la tempéra- ture des gaz d'échappement TAbg est déterminée au moyen d'un champ caractéristique, qui est déployé par rapport à la puissance électrique P et à la vitesse de rotation n. Le champ caractéristique peut être déterminé par exemple de façon empirique. Dans le cas d'un moteur à combustion interne de type Diesel avec un clapet d'étranglement 118 ou un moteur à combustion interne à essence avec un clapet d'étranglement 118 l'écoulement des gaz d'échappement ne dépend pas seulement de la vitesse de rotation n mais aussi de l'angle de rotation a du clapet d'étranglement. En con- séquence, il y a lieu d'utiliser, dans ce cas d'application, un champ caractéristique pour la détermina- tion de la température des gaz d'échappement TAbg, qui est établi en fonction de la puissance électrique P de la vi- tesse de rotation n et de l'angle de rotation a du clapet d'étranglement. Au lieu de l'angle de rotation a du clapet d'étranglement on peut aussi utiliser la pression pS dans le tuyau d'admission en aval du clapet d'étranglement 118. Il y a alors lieu d'utiliser un champ caractéristique qui est fonction de la puissance électrique P. de la vitesse de rotation n et de la pression dans le tuyau d'admission pS. Quand on dispose d'un autre signal de charge, qui est en relation avec l'écoulement des gaz d'échappement on peut aussi utiliser un champ caractéristique qui est fonction de la puissance électrique P de la vitesse de rotation n et de ce signal de charge. Un tel signal de charge est par exem- ple le temps de l'injection dans le cas d'un moteur à com- bustion interne à essence. Si le moteur à combustion interne, quel que soit son type de construction, est équipé d'un détecteur d'écoulement pour le débit d'air aspiré q ou la masse d'air aspiré m, il n'est pas nécessaire d'avoir un signal de vi- tesse de rotation. Cette température des gaz d'échappement TAbg peut être déterminée dans ce cas à partir d'un champ caractéristique qui est établi en fonction de la puissance électrique P et du débit ou de la masse d'air aspiré. Lors de la détermination de la puissance élec- trique P on peut utiliser plusieurs procédés différents. Si la puissance électrique est fournie à l'élément de chauf- fage 106 de façon cyclique, on peut la déterminer à partir du taux de cycle. Si la puissance électrique P est fournie de façon continue, elle est déterminée au moyen d'une me- sure d'intensité et de tension. Selon l'application il peut être judicieux d'utiliser non pas la puissance électrique instantanée P, mais une puissance électrique moyenne pour la détermination de la température des gaz d'échappement TAbg. Le procédé selon l'invention servant à détermi- ner la température des gaz d'échappement TAbg avec ne sonde lambda 104 peut alors être toujours utilisé quand on dis- pose d'une sonde lambda 104 dont la température est régu- lée. Un domaine d'application typique est l'utilisation qui a été décrite ci-dessus dans le cas d'un moteur à combus- tion interne. En outre, l'invention peut aussi être utili- sée dans des installations de chauffage de n'importe quel type. A partir de la température des gaz d'échappement d'une installation de chauffage, on peut déterminer par exemple son rendement. R EV E ND I C A T I ON S 1) Procédé pour déterminer la température des gaz d'échappement (TAbg) avec une sonde lambda chauffée électriquement (104), procédé caractérisé en ce que la sonde lambda (104) est réglée sur une température constante et en ce que la température des gaz d'échappement (TAbg) est déterminée à partir de la puissance électrique fournie (P). 2) Procédé selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que la température des gaz d'échappement (TAbg) est déterminée dans le cas d'un écoulement déterminé des gaz d'échappement à partir de la puissance électrique (P). 3) Procédé selon l'une des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que la température des gaz d'échappement (TAbg) est déterminée à partir de la puis- sance électrique (P) et d'au moins un paramètre caractéri- sant l'écoulement des gaz d'échappement. 4) Procédé selon l'une des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que la température des gaz d'échappement (TAbg) est détectée dans le cas d'un moteur à combustion interne (100) à partir de la puissance électri- que (P) et de la vitesse de rotation (n). ) Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que dans le cas d'un moteur à combus- tion interne (100) dans le côté admission duquel se trouve un clapet d'étranglement (118) on détermine la température des gaz d'échappement (TAbg) à partir de la puissance élec- trique (P), de la vitesse de rotation (n) et de l'angle de rotation du clapet d'étranglement (a) ou de la pression dans le tuyau d'admission (pS) en aval du clapet d'étranglement (118). 6) Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que dans le cas d'un moteur à combus- tion interne (100) on détermine la température des gaz d'échappement (TAbg) à partir de la puissance électrique (P) et de la masse de l'air d'admission (m) ou du débit de l'air d'admission (q). 7) Procédé selon l'une des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que l'on fournit de façon con- tinue la puissance électrique (P) et on peut la déterminer en mesurant une intensité et une tension ou en ce que l'on fournit la puissance électrique de façon cyclique et on peut la déterminer à partir du temps de cycle. 8) Procédé selon l'une des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que l'on détermine la tempéra- ture des gaz d'échappement (TAbg) au moyen d'une règle de calcul ou d'une courbe caractéristique ou d'un champ carac- téristique. 9) Dispositif pour déterminer la température des gaz d'échappement (TAbg) avec une sonde lambda (104) pouvant être chauffée électriquement, dispositif caractéri- sé en ce que l'on a un régulateur (108) servant à régler la température de la sonde lambda sur une valeur que l'on peut prédéfinir et un bloc d'exploitation (110) qui détermine la température des gaz d'échappement (TAbg) à partir de la puissance électrique (P) fournie à l'élément chauffant (106) de la sonde lambda (104) et le cas échéant d'au moins un autre paramètre, qui caractérise l'écoulement des gaz d'échappement dans la canalisation d'échappement (102).