Brevet FR2726909A1 — publié le 19960515

L'invention concerne un procédé pour contrôler le degré de conversion d'un convertisseur catalytique de gaz d'échappement dans une ligne d'échappement d'un moteur à combustion interne, des valeurs de la température étant détectées en fonctionnement en au moins deux endroits de la ligne d'échappement et étant comparées 1' une à l'autre dans un appareil de commande pour obtenir un signal de contrôle. On connaît par le document DE 41 00 397 Al un procédé du type ci- dessus. Ce procédé est basé sur ce qu'on appelle le principe de la grandeur perturbatrice, c'est à dire que dans un mode de fonctionnement tout à fait déterminé du moteur à combustion interne on produit volontairement et de façon spécifique un état de fonctionnement anormal. Ceci a lieu dans le procédé mentionné quand le moteur à combustion interne est en phase de poussée en produisant des ratés d'allumage et en amenant un mélange défini d'air et de carburant à produire une réaction dans le convertisseur catalytique. Pour obtenir un signal de contrôle on exploite à partir des valeurs des températures détectées dans la ligne d'échappement la réaction chimique de ce convertisseur catalytique à ce mélange. L'invention a pour objet d'indiquer un procédé du type ci-dessus, qui permette d'effectuer un contrôle continu et fiable du degré de conversion d'un convertisseur catalytique de gaz d'échappement quand le moteur à combustion interne est en marche, sans être tenu dans ce cas par des états particuliers de fonctionnement du moteur à combustion interne. On résout ce problèm au moyen des séquences suivantes: - détection de façon continue d'une première valeur de la température des gaz d'échappement (TAV) et d'une seconde valeur de la température des gaz d'échappement (TAN), les deux endroits servant à la détection de la température se trouvant séparés l'un de l'autre dans le sens de l'écoulement des gaz d'échappement par au moins un volume partiel du convertisseur catalytique des gaz d'échappement, - filtration d'au moins l'une des valeurs de la température (TAV, TAN) dans un filtre effectif de l'appareil de commande, - formation d'une valeur de la différence des températures effectives (TDI) dans l'appareil de commande à partir de la valeur de la température (TVf ou TNf) se trouvant à la sortie du filtre effectif et de l'autre valeur de la température (TNf ou TVf), respectivement, - sortie d'une valeur de consigne de la différence des températures (DTS) à partir d'une mémoire de champ caractéristique de consigne (SKF) avec les grandeurs d'entrée suivantes: vitesse de rotation (N) du moteur à combustion interne, température des gaz d'échappement (TA) dans la ligne d'échappement et quantité actuelle de carburant injecté (MKS) dans le moteur à combustion interne, -filtration de la valeur sortie (DTS) dans un filtre de consigne de l'appareil de commande, - comparaison des valeurs de (DTI) et (DSf) dans un comparateur (K), - sortie d'une fenêtre de temps actuelle à partir d'un champ caractéristique de temps (tK) en fonction de la température des gaz d'échappement (TA), - sortie d'un signal de contrôle (SI), quand pour la durée de la fenêtre actuelle de temps la comparaison dans le comparateur donne une valeur (DSf) qui se trouve au-dessus de la valeur de (DTI). Le procédé selon l'invention repose d'abord sur la reconnaissance du fait que la température des gaz d'échappement dans le convertisseur catalytique quand il est en pleine activité augmente d'un montant déterminé, par exemple de 30 C. Si cette différence de température fait défaut on peut en conclure qu'on est en présence d'un convertisseur catalytique défectueux ou qui ne présente plus son taux complet de conversion. Si l'on détermine alors en pratique, quand le moteur à combustion interne est en marche, l'évolution dans le temps des valeurs de la température par exemple en avant et en arrière du convertisseur catalytique des gaz d'échappement, il en ressort qu'on a en fait en règle générale une différence de température exploitable avant et après le convertisseur catalytique mais que cependant, pour différentes raisons, cette différence de température à différents instants n'est pas atteinte à des instants déterminés sans que le convertisseur catalytique soit si peu que ce soit défectueux. Selon le procédé conforme à l'invention on prévoit dans ce cas qu'au moins l'une des températures détectées de façon continue soit amenée à un filtre avant ou après le convertisseur catalytique et ensuite à partir de ce signal filtré et de l'autre valeur de la température on détermine une différence effective de température. Pour pouvoir garantir un contrôle exact et fiable on compare cette différence effective de température à une valeur de consigne de différence de température. Celle-ci est déterminée à partir d'une mémoire contenant un champ caractéristique de valeurs de consigne, mémoire qui est sollicitée en permanence par les grandeurs d'entrée suivantes: vitesse de rotation du moteur à combustion interne, température des gaz d'échappement dans la ligne d'échappement et quantité actuelle de carburant injectée dans le moteur à combustion interne. La valeur de sortie de cette mémoire de champ caractéristique de consigne est ensuite également amenée à un filtre et est ensuite comparée à la valeur de la différence effective des températures. Pour obtenir une information fiable dans le cas o la différence effective des températures se trouve en-dessous de la différence de température de consigne on détermine ensuite selon le procédé si cet état existe au moins pendant un intervalle de temps qui est fonction de la température actuelle des gaz d'échappement. Si c'est le cas un signal de contrôle est déclenché. De façon avantageuse ce procédé rend possible un contrôle continu du convertisseur catalytique en fonctionnement avec en même temps une précision et une fiabilité élevées. Le procédé n'est pas dans ce cas lié à des états déterminés de fonctionnement du moteur à combustion interne, on peut le mettre en oeuvre à tout moment. Le filtrage d'au moins l'une des valeurs de la température des gaz d'échappement veille à ce que l'on puisse déterminer une différence effective de température d'une manière fiable, tandis que le champ caractéristique de consigne en trois dimensions, retraitant les grandeurs d'entrée mentionnées, permet une mesure en chaque point de fonctionnement. Selon une configuration avantageuse, le procédé présente un contrôle de vraisemblance, qui comprend plusieurs critères et mène le cas échéant à une interruption du procédé. Ainsi, après le démarrage à froid du moteur à combustion interne, la valeur actuelle détectée de la température des gaz d'échappement doit avoir atteint au moins une fois une valeur de la température de démarrage du convertisseur catalytique. De préférence on utilise comme valeur actuelle de la température dans la ligne d'échappement la seconde valeur de la température des gaz d'échappement détectée de façon continue dans la ligne d'échappement. Le dépassement de la température de démarrage donne l'assurance que le déclenchement éventuel du signal de contrôle a eu seulement lieu en fonctionnement à chaud. De même on vérifie si la température actuelle des gaz d'échappement se trouve en-dessous d'une température de débranchement, en-dessous de laquelle on doit supposer que le convertisseur catalytique n'a pas encore atteint sa température de démarrage. La valeur de la température de démarrage se trouve dans ce cas en-dessus de la valeur de la température de débranchement, une hystérésis existant entre les deux valeurs. Le débranchement du contrôle peut avoir lieu d'une manière telle que la fenêtre de temps choisie en fonction de la température actuelle des gaz d'échappement soit mise sur une valeur infinie. Selon une configuration avantageuse il est possible d'avoir une égalisation particulièrement exacte entre la différence des températures détectées et la différence des températures désirées de consigne grâce au fait que la mémoire des champs caractéristiques de consigne présente un champ caractéristique de consigne sollicité par les grandeurs d'entrée suivantes: la vitesse de rotation du moteur à combustion interne et la température actuelle des gaz d'échappement, champ caractéristique à partir duquel on sort une différence prédéfinie de températures de consigne qui est ensuite corrigée en la multipliant par une valeur de sortie d'un champ caractéristique de correction sollicité par les grandeurs d'entrée suivantes: vitesse de rotation du moteur à combustion interne et quantité actuelle de carburant injecté. Dans ce cas on peut alors aussi interrompre raisonnablement le procédé, quand la valeur filtrée de la différence des températures de consigne tombe en-dessous d'une valeur prédéfinie de température de seuil. Pour cela on évite par exemple que de faibles valeurs de différence de températures de consigne soient prédéfinies d'une manière telle que celle-ci se trouve par exemple dans la zone des imprécisions possibles de mesure des valeurs des températures détectées. De préférence la première valeur de la température et la seconde valeur de la température détectée de façon continue dans la ligne d'échappement ainsi que la valeur sortie de la mémoire des champs caractéristiques de consigne sont amenées respectivement à un filtre constitué sous la forme d'un filtre passe-bas qui forme une valeur moyenne sur une certaine période de temps. Dans ce cas on applique de préférence des constantes de temps de filtrage différentes quand les températures ou les valeurs différentielles de température sont croissantes ou décroissantes. En choisissant de façon appropriée ces constantes de temps de filtrage il est possible d'utiliser le procédé de façon optimale même en cas d'états de marche du moteur fortement changeants, c'est à dire non stationnaires. Suivant d'autres caractéristiques de l'invention: -l'on détermine si la température des gaz d'échappement (TA) a dépassé au moins une fois une valeur de la température de démarrage (TAS) associée au convertisseur catalytique des gaz d'échappement et on interrompt le procédé si ce n'est pas le cas, -avant le déclenchement du signal de contrôle (SI) on détermine si la température des gaz d'échappement (TA) se trouve en-dessous d'une valeur de la température de débranchement (TAA) associée au convertisseur catalytique des gaz d'échappement et on interrompt le procédé, si c'est le cas, -le procédé est interrompu quand la valeur de sortie d'un filtre de consigne (DSf) se trouve en-dessous d'une valeur de température de seuil prédéfinissable (ST), -la mémoire de champs caractéristiques de consigne (SKF) présente un champ caractéristique de consigne (TSK) sollicité par les grandeurs d'entrée (N) et (TA) et un champ caractéristique de correction (TKK) sollicité par les grandeurs d'entrée (N) et (MKS) et la valeur sortie du champ caractéristique de consigne (TSK) est corrigée par multiplication par la valeur de sortie du champ caractéristique de correction (TKK), -le filtre de consigne est constitué sous la forme d'un filtre passe-bas qui forme une valeur moyenne, filtre qui, quand les valeurs de la différence des températures de consigne (DFS) augmente au cours du temps, fonctionne avec une première constante de temps (SK1) de filtre de consigne et, quand les valeurs (DFS) sont décroissantes, fonctionne avec une seconde constante de temps (SK2) de filtre de consigne, -la seconde constante de temps de filtre (SK2) est plus faible que la première constante de temps de filtre (SK1), -la première valeur de la température des gaz d'échappement (TAV), comme aussi la seconde valeur de la température des gaz d'échappement (TAN), sont respectivement amenées à un filtre effectif, constitué sous la forme d'un filtre passe- bas formant une valeur moyenne, filtres qui fonctionnent, quand les valeurs (TAV ou TAN), sont croissantes, avec une première constante de temps de filtre effectif (IKV1 ou IKN1) et, dans le cas de valeurs décroissantes (TAV ou TAN), avec une seconde constante de temps (IKV2 ou IKN2) de filtre effectif, -les constantes de temps de filtre (IKV1 et IKV2), associées à la première valeur de la température des gaz d'échappement (TAV),sont choisies plus longues d'au moins un facteur 10 que les constantes de temps de filtre (IKN1 et IKN2) associées à la seconde valeur (TAN) de la température des gaz d'échappement, et sont choisies plus longues de préférence d'un facteur compris entre 15 et 20. D'autres avantages du procédé selon l'invention vont ressortir de la description faite ci-après à titre d'exemple d'un mode de réalisation de l'invention, avec à l'appui des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 montre une vue générale schématique du système et la figure 2 montre un chronogramme de l'évolution en fonction du temps des températures mesurées ou filtrées. Un moteur à combustion interne 1 constitué sous la forme d'un moteur à allumage spontané présente dans une ligne d'échappement 2 un convertisseur catalytique des gaz d'échappement 3 constitué sous la forme d'un convertisseur catalytique d'oxydation. Dans le sens de l'écoulement des gaz d'échappement on a disposé l'un derrière l'autre deux emplacements de mesure 4 et 5 dans la ligne d'échappement 2, étant noté qu'à l'emplacement de mesure 4 on détecte de façon continue une première valeur de la température des gaz d'échappement TAV et à l'emplacement de mesure 5 on détecte de façon continue une seconde valeur de la température des gaz d'échappement TAN pendant que le moteur à combustion interne est en marche. Ces deux valeurs TAV, TAN de la température ainsi que la vitesse de rotation actuelle N du moteur à combustion interne 1 et la quantité de carburant actuellement injectée MKS au moyen d'un dispositif d'injection 6, ainsi qu'une température actuelle des gaz d'échappement TA sont amenées à un appareil de commande, non représenté, du moteur à combustion interne. Comme température actuelle des gaz d'échappement TA on utilise la valeur TAN détectée à l'emplacement de mesure 5. Les valeurs des températures des gaz d'échappement TAV ou TAN sont amenées dans l'appareil de commande respectivement à un filtre effectif 7 ou 8 constitué sous la forme d'un filtre passe- bas. Les filtres 7 et 8 opèrent comme des formateurs de valeurs moyennes dans le temps et présentent pour des valeurs croissantes de TAV ou TAN par exemple au cours de phases d'accélération du moteur à combustion interne 1, une première constante réelle de temps de filtrage IKVl ou IKN1. Quand les valeurs TAV ou TAN décroissent on applique les secondes constantes de temps de filtrage effectives IKV2 ou IKN2. La valeur d'IKV1 atteint dans ce cas à peu près 20 fois celle d'IKN1 tandis que la valeur d'IKV2 atteint à peu près 15 fois la valeur d'IKN2. On a sur les sorties des filtres 7 ou 8 après le filtrage les valeurs filtrées des températures TVf ou TNf. Ensuite on forme dans l'appareil de commande à partir de ces deux valeurs une différence effective de températures DTI. La figure 2 montre l'évolution dans le temps de la température TAV des gaz d'échappement détectée à l'emplacement de mesure 4, évolution représentée par la courbe 9. Un tracé 10 montre l'évolution de la température correspondante de TAN à l'emplacement de mesure 5. On voit clairement les valeurs plus élevées produites par la réaction exothermique dans le convertisseur catalytique des gaz d'échappement 3 en aval du convertisseur catalytique 3. De même on voit clairement l'évolution agitée dans son ensemble de la courbe 9 en particulier. Une différence exploitable entre les tracés des courbes 9 et 10 n'existe pas en chaque point. Un tracé de courbe 11 représente l'évolution de la valeur filtrée TVf de la première température des gaz d'échappement TAV détectée en amont du convertisseur catalytique 3. On voit clairement la différence de température exploitable qui existe en chaque point entre le tracé de la courbe des valeurs filtrées 11 et le tracé de la courbe 10. Pour obtenir une valeur de température de consigne DTS qui puisse être comparée à la valeur de la différence des températures effectives DTI on dispose dans l'appareil de commande d'une mémoire de champs caractéristiques de consigne SKF. Cette mémoire présente comme grandeurs d'entrée la température actuelle des gaz d'échappement TA, la vitesse de rotation N du moteur à combustion interne et la quantité de carburant actuellement injectée MKS. On amène la température des gaz d'échappement TA et la vitesse de rotation N à un champ caractéristique de consigne TSK, à partir duquel on sort en fonction des grandeurs d'entrée une différence de température prédéfinie de consigne. En outre la mémoire de champs caractéristiques de consigne SKF comprend un champ caractéristique de correction TKK sollicité par les grandeurs d'entrée suivantes:la vitesse de rotation N et la quantité de carburant MKS, champ à partir duquel on sort un facteur de correction en fonction de ces deux grandeurs d'entrée, qui corrige la différence de température prédéfinie de consigne sortie du champ caractéristique de consigne TSK en la multipliant. A la sortie de la mémoire de champs caractéristiques de consigne SKF on dispose ainsi d'une différence de température de consigne DTS, qui ensuite est convertie dans un filtre de consigne 12, conçu sous la forme d'un filtre passe-bas, en une valeur de sortie de filtre de consigne DSf. Ce filtre de consigne 12 fonctionne dans le cas de valeurs de DTS qui augmentent au cours du temps avec une première constante de temps de filtre de consigne SK1 et, dans le cas de valeurs de DFS qui décroissent, avec une seconde constante de temps de filtre de consigne SK2. Ensuite on compare l'une à l'autre dans un comparateur K les valeurs de DTI et de DSf. Si la valeur de sortie du filtre de consigne DSf est plus grande que la valeur de la différence effective des températures DTI, une valeur de sortie du comparateur KA est mise sur "marche", autrement sur "arrêt". A partir d'un champ caractéristique de temps tK on sort en fonction de la température actuelle des gaz d'échappement TA une fenêtre actuelle de temps de durée déterminée. Pour déclencher un signal de contrôle SI il faut que la valeur de sortie du comparateur KA existe au moins pour la durée de la fenêtre de temps actuellement sortie. Pour exclure le déclenchement du signal de contrôle SI quand on est en présence de conditions limites qui n'ont pas de sens, on les soumet à une série de critères de contrôle de vraisemblance avant le déclenchement du signal SI. C'est ainsi par exemple que l'on compare le signal filtré de la différence de température de consigne à une température de seuil ST mise en mémoire dans l'appareil de commande et que l'on peut prédéfinir. Cette température est utilisée comme seuil de débranchement et se trouve dans la zone de quelques degrés Celsius, par exemple de 2 C. En outre on contrôle si la température des gaz d'échappement TA a dépassé au moins une fois une valeur, associée au convertisseur catalytique des gaz d'échappement 3, d'une température de démarrage TAS, par exemple 200 C, ou si la température des gaz d'échappement TA se trouve un peu en- dessous d'une température de débranchement TAA asociée également au convertisseur catalytique des gaz d'échappement 3, par exemple de 140 C. Dans le cas du dépassement de TAS le contrôle de vraisemblance est mis en route, tandis qu'il est interrompu si TAA n'est pas atteinte. Les critères mentionnés ci-dessus sont retraités dans un circuit OU 13 qui vérifie par une entrée 14 l'efficacité du fonctionnement des capteurs de température disposés aux emplacements de mesure 4 ou 5 et contrôle par une entrée 15 un étage final de l'appareil de commande. La sortie du circuit OU 13 est combinée dans un premier circuit il 1 1 ET 16 à la valeur de sortie du comparateur KA, dont la sortie est amenée d'une part directement à un second circuit ET 17, d'autre part doit d'abord parcourir la fenêtre de temps sortie du champ caractéristique de temps TK et ensuite5 être amenée au second circuit ET 17. REVENDICATIONS l.Procédé de contrôle du degré de conversion d'un convertisseur catalytique de gaz d'échappement dans une ligne d'échappement d'un moteur à combustion interne, des valeurs de la température étant détectées en fonctionnement en au moins deux endroits de la ligne d'échappement et ces valeurs de température étant comparées l'une à l'autre dans un appareil de commande pour obtenir un signal de contrôle, procédé caractérisé par les séquences suivantes: - détection de façon continue d'une première valeur de la température des gaz d'échappement (TAV) et d'une seconde valeur de la température des gaz d'échappement (TAN), les deux endroits servant à la détection de la température se trouvant séparés l'un de l'autre dans le sens de l'écoulement des gaz d'échappement par au moins un volume partiel du convertisseur catalytique des gaz d'échappement (3), - filtration d'au moins l'une des valeurs de la température (TAV, TAN) dans un filtre effectif (7, 8) de l'appareil de commande, - formation d'une valeur de la différence effective des températures (TDI) dans l'appareil de commande à partir de la valeur de la température (TVf ou TNf) se trouvant à la sortie du filtre effectif (7, 8) et de l'autre valeur de la température (TNf ou TVf), respectivement, - sortie d'une valeur de consigne de la différence des températures (DTS) à partir d'une mémoire de champ caractéristique de consigne (SKF) avec les grandeurs d'entrée suivantes: vitesse de rotation (N) du moteur à combustion interne, température des gaz d'échappement (TA) dans la ligne d'échappement (2) et quantité actuelle de carburant injecté (MKS) dans le moteur à combustion interne (1), -filtration de la valeur sortie (DTS) dans un filtre de consigne (12) de l'appareil de commande, comparaison des valeurs de (DTI) et (DSf) dans un comparateur (K), sortie d'une fenêtre de temps actuelle à partir d'un champ caractéristique de temps (tK) en fonction de la température des gaz d'échappement (TA), sortie d'un signal de contrôle (SI), quand pour la durée de la fenêtre actuelle de temps la comparaison dans le comparateur donne une valeur (DSf) qui se trouve au-dessus de la valeur de (DTI). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on détermine si la température des gaz d'échappement (TA) a dépassé au moins une fois une valeur de la température de démarrage (TAS) associée au convertisseur catalytique des gaz d'échappement (3) et on interrompt le procédé si ce n'est pas le cas. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'avant le déclenchement du signal de contrôle (SI) on détermine si la température des gaz d'échappement (TA) se trouve en-dessous d'une valeur de la température de débranchement associée au convertisseur catalytique des gaz d'échappement (3) et on interrompt le procédé, si c'est le cas. 4.Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le procédé est interrompu quand la valeur de sortie d'un filtre de consigne (DSf) se trouve en-dessous d'une valeur de température de seuil prédéfinissable (ST). 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la mémoire de champs caractéristiques de consigne (SKF) présente un champ caractéristique de consigne (TSK) sollicité par les grandeurs d'entrée (N) et (TA) et un champ caractéristique de correction (TKK) sollicité par les grandeurs d'entrée (N) et (MKS) et en ce que la valeur sortie du champ caractéristique de consigne (TSK) est corrigée par multiplication par la valeur de sortie du champ caractéristique de correction (TKK). 6. Procédé selon une ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisé en ce que le filtre de consigne (12) est constitué sous la forme d'un filtre passe-bas qui forme une valeur moyenne, filtre qui, quand les valeurs de la différence des températures de consigne (DFS) augmente au cours du temps, fonctionne avec une première constante de temps (SKi) de filtre de consigne et, quand les valeurs (DFS) sont décroissantes, fonctionne avec une seconde constante de temps (SK2) de filtre de consigne. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par une seconde constante de temps de filtre (SK2), qui est plus faible que la première constante de temps de filtre (SKl). 8. Procédé selon une ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première valeur de la température des gaz d'échappement (TAV), comme aussi la seconde valeur de la température des gaz d'échappement (TAN), sont respectivement amenées à un filtre effectif (7, 8), constitué sous la forme d'un filtre passe-bas formant une valeur moyenne, filtres qui fonctionnent, quand les valeurs (TAV ou TAN) sont croissantes, avec une première constante de temps de filtre effectif (IKVl ou IKN1) et, dans le cas de valeurs décroissantes (TAV ou TAN), avec une seconde constante de temps (IKV2 ou IKN2) de filtre efffectif. 9. Procédé selon la revendication l,caractérisé en ce que les constantes de temps de filtre (IKV1 et IKV2), associées à la première valeur de la température des gaz d'échappement (TAV),sont choisies plus longues d'au moins un facteur 10 que les constantes de temps de filtre (IKNl et IKN2) associées à la seconde valeur (TAN) de la température des gaz d'échappement, et sont choisies plus longues de préférence d'un facteur compris entre 15 et 20.