Brevet FR2726031A1 — publié le 19960426

PROCEDE DE CONTROLE DU FONCTIONNEMENT D'UNE POMPE A AIR DE MOTEUR A COMBUSTION INTERNE La présente invention concerne un procédé de contrôle du fonctionnement d'une pompe à air utilisée dans un système d'injection d'air à l'échappement équipant un moteur à combustion interne pour véhicule automobile. Les normes concernant la pollution et la consommation des moteurs à combustion interne équipant les véhicules automobiles, se sévérisent chaque jour davantage dans l'ensemble des pays industrialisés. L'industrie automobile est donc aujourd'hui occupée à trouver des solutions techniques pour répondre à ces obligations et ce, sans trop pénaliser ni les performances des moteurs ni leur prix de revient. Une technique connue de dépollution des moteurs à combustion interne est la post-combustion à l'échappement. La post-combustion consiste à provoquer une oxydation du monoxyde de carbone CO et des hydrocarbures HC imbrûlés contenus dans les gaz d'échappement. La mise en oeuvre de la post-combustion est obtenue généralement par insufflation d'air sous pression dans les conduits d'échappement et plus particulierement au voisinage des soupapes d'échappement de façon à bénéficier de la température des gaz la plus élevée possible. La post-combustion est par ailleurs fréquemment utilisée pour accélérer l'amorçage des catalyseurs, pour les moteurs équipés de pots catalytiques. Dans cette configuration, l'injection d'air à l'échappement est alors limitée essentiellement dans les phases qui suivent le démarrage du moteur. Dans un cas comme dans l'autre, le système d'injection d'air à l'échappement comprend classiquement une pompe à air actionnée électriquement et pilotée par le calculateur électronique de contrôle moteur suivant les conditions de fonctionnement du moteur. Dans le cadre des futures réglementations antipollution telles que la norme américaine OBD2 (On Board Diagnostic Level 2), il est prévu que les systèmes électroniques de contrôle moteur qui équipent les véhicules particuliers soient amenés à diagnostiquer et/ou corriger automatiquement certains défauts du moteur qui ont un impact sur les émissions de polluants. C'est ainsi qu'il est prévu d'implanter dans les systèmes électroniques de contrôle moteur futurs, des moyens de détection en roulant des défauts concernant notamment le fonctionnement du système d'injection d'air de post-combustion lorsqu'un tel système équipe le circuit d'échappement du moteur. Ces moyens de détection provoqueront lorsqu'il y a défaillance d'un élément agissant sur le niveau de pollution soit, l'activation de modes de fonctionnement dégradés et/ou l'allumage d'un voyant au tableau de bord prévenant le conducteur (réglementations peu sévères) soit, obligeront à la mise en place de mesures correctives ou à l'arrêt du véhicule (réglementations strictes). Les équipementiers et les constructeurs automobiles ont donc développé un certain nombre de techniques de contrôle du fonctionnement de la pompe à air qui est l'élément le plus sensible du système d'injection d'air à l'échappement. On peut citer à titre d'exemple l'utilisation de débitmètres sur le conduit de refoulement de la pompe à air. Si ces systèmes permettent bien de diagnostiquer les éventuels dysfonctionnements des systèmes d'injection d'air secondaire, ils ont toutefois pour inconvénients de nécessiter des capteurs rapportés qui compliquent la réalisation du moteur et en renchérissent le cotit. Le but de l'invention est donc de pallier aux inconvénients de l'art antérieur en proposant un procédé de contrôle d'un système d'injection d'air secondaire qui ne requière aucun moyen de mesure spécifique et qui est donc simple à mettre en place. Le procédé de contrôle selon l'invention du fonctionnement de la pompe à air d'un système d'injection d'air à l'échappement d'un moteur à combustion interne, concerne les moteurs qui comportent un système de contrôle électronique du rapport air-carburant muni d'une sonde à oxygène disposée sur la ligne d'échappement pour corriger les temps d'ouverture de chaque injecteur de carburant en fonction du signal de sortie de ladite sonde à oxygène. Selon l'invention, le procédé de contrôle du fonctionnement de la pompe à air est caractérisé en ce qu'il consiste à commander l'actionnement de ladite pompe à air par le système de contrôle moteur dans des conditions prédéterminées de fonctionnement du moteur, et à mesurer l'effet de cette commande à partir du signal délivré par la sonde à oxygène. Selon une autre caractéristique du procédé de contrôle du fonctionnement de la pompe à air objet de l'invention, la commande de la pompe à air est opérée dans des phases de fonctionnement stabilisées du moteur. Selon une autre caractéristique du procédé de contrôle du fonctionnement de la pompe à air objet de l'invention, la commande de la pompe à air est opérée lorsque le débit des gaz d'échappement est supérieur à une valeur de seuil donnée. Selon une autre caractéristique du procédé de contrôle du fonctionnement de la pompe à air objet de l'invention, les mesures effectuées pour déterminer l'effet de la commande de la pompe à air sont opérées directement sur le signal de sortie de la sonde à oxygène. Selon une autre caractéristique du procédé de contrôle du fonctionnement de la pompe à air objet de l'invention, les mesures effectuées pour déterminer l'effet de la commande de la pompe à air sont opérées sur le terme correctif du temps d'ouverture de chaque injecteur de carburant fonction du signal de sortie de la sonde à oxygène. Selon une autre caractéristique du procédé de contrôle du fonctionnement de la pompe à air objet de l'invention, il comprend les opérations suivantes (a) suivi du fonctionnement du moteur à travers les valeurs de paramètres représentatifs tels que le régime et/ou la charge et lorsque les conditions de fonctionnement prédéterminées sont atteintes (b) activation de la pompe à air pendant une durée prédéterminée et observation simultanée de l'évolution des valeurs du terme correctif du temps de dosage du carburant fonction du signal de sortie de la sonde à oxygène (c) si une variation prédéterminée des valeurs du terme correctif est observée en réponse à l'activation de la pompe à air alors, le fonctionnement de la pompe à air est considéré comme normal sinon, un dysfonctionnement de la pompe à air est diagnostiqué. Selon une autre caractéristique du procédé de contrôle du fonctionnement de la pompe à air objet de l'invention, la variation prédéterminée des valeurs du terme correctif prévue à l'étape (c) consiste en un dépassement d'une première valeur de seuil donnée pendant une durée supérieure à une seconde valeur de seuil donnée. Selon une autre caractéristique du procédé de contrôle du fonctionnement de la pompe à air objet de l'invention, la valeur du premier seuil portant sur le terme correctif dépend des conditions de fonctionnement du moteur lors de l'actionnement de la pompe à air. Selon une autre caractéristique du procédé de contrôle du fonctionnement de la pompe à air objet de l'invention, la valeur du premier seuil portant sur le terme correctif dépend de la valeur du débit des gaz d'échappement mesurée lors de l'actionnement de la pompe à air. On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d'après la description donnée ci-après d'un mode de réalisation de l'invention, présenté à titre d'exemple non limitatif, en se référant au dessin annexé, dans lequel la figure 1 est une vue schématique en coupe partielle, d'un moteur à combustion interne équipé d'un dispositif de mise en oeuvre du procédé selon l'invention ; La figure 2 est un organigramme précisant un mode de réalisation du procédé selon l'invention. Conformément à la figure 1, seuls les éléments du moteur à combustion interne nécessaires à la compréhension de l'invention ont été représentés. Le moteur à combustion interne multicylindre référencé l est, de manière connue en soi, équipé d'un dispositif d'alimentation en carburant du type à injection multipoint à commande électronique où chaque cylindre est alimenté en carburant par un électro-injecteur spécifique non figuré. Le temps d'ouverture de chaque électroinjecteur est commandé par un système électronique de contrôle 7 de façon à ajuster le mélange air/carburant à une valeur de richesse donnée. Le système électronique de contrôle moteur 7 comprend classiquement un calculateur du type comportant une unité centrale CPU, une mémoire vive RAM, des mémoires mortes ROM et EEPROM, des convertisseurs analogiques-numériques et différentes interfaces d'entrées et de sorties. Il reçoit des signaux d'entrée relatifs au fonctionnement du moteur, il effectue des opérations et génère des signaux de sortie à destination notamment des injecteurs de carburant. Parmi les signaux d'entrée figurent l'information "charge" donnée par un capteur de position du papillon des gaz, l'information "pression collecteur" donnée par un capteur de pression disposé dans le collecteur d'admission, l'information "régime" donné par un capteur de position angulaire et le signal de sortie d'un capteur à oxygène ou sonde lambda il, disposée sur la ligne d'échappement 3 du moteur. Classiquement, le temps d'ouverture Ti des injecteurs déterminant le dosage de la quantité de carburant injectée est déterminé suivant les conditions de fonctionnement du moteur, par exemple à partir des informations pression collecteur et régime, à partir de valeurs prédéterminées stockées sous forme de cartographie dans la mémoire de base du système de contrôle moteur 7. Les valeurs théoriques de la durée des injections lues sont ensuite modulées par des paramètres correcteurs température d'air, température d'eau, tension de la batterie, accélérations, cliquetis etc..., ainsi que par le signal de sortie de la sonde à oxygène 11.La sonde à oxygène il permet de mesurer la teneur en oxygène des gaz d'échappement, ce qui permet de régulariser la composition du mélange air/carburant et de compenser les dérives inhérentes aux tolérances initiales et à l'usure des injecteurs, grâce à une correction en boucle fermée. Le temps d'ouverture Ti de chaque injecteur déterminé par le système de contrôle 7 est alors obtenu par la multiplication du temps TiO lu dans la mémoire du système de contrôle 7 par différents termes correctifs dont le terme correctif C correspondant au signal de sortie de la sonde lambda. Ce terme correctif C est cartographié en fonction du point de fonctionnement moteur et lu dans la mémoire de base du système de contrôle 7. Le moteur 1 est par ailleurs, muni d'un système d'injection d'air à l'échappement 2 pour provoquer une post-combustion des gaz brûlés lors du démarrage du moteur afin d'accélérer l'amorçage d'un catalyseur non figuré disposé dans la ligne d'échappement 3. Ce système d'injection de l'air à l'échappement 2 comprend classiquement un circuit d'amenée de l'air comprenant un filtre à air 8, ce filtre à air 8 pouvant être spécifique au dispositif ou bien être le filtre à air du moteur, d'un silencieux 9, une pompe à air électrique 5 pilotée par le système de contrôle moteur 7, des moyens de contrôle du débit d'air formés par une soupape à membrane 6 pilotée par la dépression moteur, une soupape anti-retour 10 pour éviter les remontées de gaz d'échappement vers la pompe 5 et des buses d'injection 4 débouchant dans les conduits d'échappement au voisinage des soupapes d'échappement associées. Conformément à l'invention, le système de contrôle moteur 7 est programmé pour pouvoir opérer le contrôle du fonctionnement de la pompe à air 5 afin d'établir un diagnostic embarqué conforme aux normes OBD. La stratégie retenue mettant en oeuvre le procédé selon l'invention est détaillée dans l'organigramme de la figure 2. Ce procédé de contrôle du fonctionnement de la pompe à air 5, consiste essentiellement à commander l'actionnement de ladite pompe à air 5 par ledit système de contrôle moteur 7 dans des conditions prédéterminées de fonctionnement du moteur 1, et à vérifier que le débit d'air injecté à l'échappement est suffisant pour la fonction d'amorçage catalyseur, à travers l'évolution du terme correctif C du temps d'injection déduit du signal délivré par la sonde lambda li disposée à l'échappement. En effet, l'injection d'air à l'échappement provoque la dilution des gaz d'échappement et donc l'appauvrissement de ces derniers, ce qui a pour effet de bloquer momentanément le signal de la sonde lambda il et donc de générer en réaction, compte tenu de la régulation en boucle fermée, une évolution correspondante du terme correctif C, de façon à accroltre le temps Ti et donc la quantité de carburant injectée et cela jusqu'à ce que cette dernière compense la quantité d'air injectée. Les conditions prédéterminées de fonctionnement du moteur nécessaire à l'actionnement de la pompe à air sont doubles d'une part le moteur doit être dans des conditions de fonctionnement stabilisées et d'autre part le débit des gaz d'échappement doit être suffisant. Les conditions de fonctionnement stabilisées sont nécessaires pour pouvoir lier l'évolution du terme correctif au seul débit d'air injecté. Ces conditions sont essentiellement définies comme des phases pendant lesquelles les valeurs de paramètres représentatifs du fonctionnement moteur, tels que le régime et/ou la charge ou encore la pression collecteur, sont sensiblement constantes. La condition de débit des gaz d'échappement est nécessaire compte tenu des marges de fluctuation limitées du terme correctif C qui traditionnellement ne peut excéder, en plus ou en moins, un certain pourcentage du temps d'injection. La valeur du débit des gaz d'échappement est estimée par le système de contrôle moteur 7 à partir du débit d'air pénétrant dans les cylindres et donc du temps d'injection Ti puisque le rapport air/carburant est ajusté, il est également possible de déduire en première approximation, le débit des gaz d'échappement de la seule mesure de la pression collecteur. Le diagnostic de la pompe à air est alors déclenché lorsque cette valeur de débit devient supérieure à une valeur de seuil prédéterminée. Lorsque les différentes conditions sont réunies, le système de contrôle moteur opère alors l'activation de la pompe à air 5 pendant une durée prédéterminée t. Parallèlement à l'activation de la pompe à air 5, le système de contrôle moteur surveille l'évolution du terme correctif C du temps d'injection fonction du signal de sortie de la sonde à oxygène 11. Pour ce faire, sitôt déclenchée la commande de la pompe à air 5, la valeur du terme correctif C réactualisée en permanence est comparée à une première valeur de seuil prédéterminée CS fonction du débit des gaz d'échappement et la durée td de dépassement de ce seuil CS est mesurée. Cette durée de dépassement td est ensuite comparée à une seconde valeur de seuil donnée tS et si ce seuil tS est atteint, le fonctionnement de la pompe à air 5 est jugé satisfaisant sinon le fonctionnement de la pompe 5 est jugé défaillant ce qui donne lieu alors à des mesures conservatrices appropriées telles que l'émission d'un signal d'alerte destiné à avertir le conducteur par l'intermédiaire notamment d'un voyant lumineux ou encore la mise en mémoire d'un code diagnostic correspondant afin d'orienter le dépanneur sur l'élément défectueux. Les seuils CS et tS concernant respectivement la valeur du terme correctif C et la durée de dépassement sont déterminés de façon à diagnostiquer rapidement l'existence d'un débit d'air suffisant pour opérer l'amorçage du catalyseur lors de la phase de démarrage du moteur. Il est encore possible de déterminer le débit exact d'air injecté par la pompe à air 5 à partir de la valeur maximale atteinte par le terme correctif C. Ce contrôle effectif du débit d'air de la pompe à air est opéré dans la mesure du possible au moins une fois lors de chaque fonctionnement moteur. En l'absence d'un débit suffisant de gaz d'échappement, il est toutefois possible d'opérer un contrôle non pas quantitatif mais qualitatif ou fonctionnel de la pompe à air 5. Il suffit pour ce faire d'observer une certaine variation du terme correctif lors de l'actionnement de la pompe à air 5. Pour opérer ce contrôle fonctionnel, il est seulement nécessaire que les conditions de fonctionnement stabilisées du moteur soient réunies. Le système de contrôle moteur opère alors l'activation de la pompe à air 5 pendant une durée prédéterminée. Parallèlement à l'activation de la pompe à air 5, le système de contrôle moteur surveille l'évolution des valeurs du terme correctif C du temps de dosage du carburant fonction du signal de sortie de la sonde à oxygène. Pour ce faire, sitôt déclenchée la commande de la pompe à air, la valeur du terme correctif C est comparée à une première valeur de seuil donné CS' et la durée de dépassement du seuil est mesurée td'. Cette durée de dépassement est ensuite comparée à une seconde valeur de seuil donnée tS' et si ce second seuil est atteint, le fonctionnement de la pompe à air 5 est jugé satisfaisant sinon le fonctionnement de la pompe est estimé défaillant. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. Ainsi, le contrôle de la pompe à air peut être réalisée non pas à travers l'évolution du terme correctif C du temps d'injection mais directement à partir du signal délivré par la sonde à oxygène 11, notamment en observant la durée pendant laquelle la sonde il est bloquée. Ainsi, le contrôle de la pompe à air peut être réalisé directement à partir du signal délivré par une sonde à oxygène de type proportionnelle apte å indiquer quantitativement la quantité d'air présente dans les gaz d'échappement. RENENDICATIONS (1) Procédé de contrôle du fonctionnement de la pompe à air (5) d'un système d'injection d'air à l'échappement (2) équipant un moteur à combustion interne (1) du type comportant un système de contrôle électronique (7) du rapport air-carburant muni d'une sonde à oxygène (11) disposée sur la ligne d'échappement (3) pour corriger les temps d'ouverture de chaque injecteur de carburant en fonction du signal de sortie de ladite sonde à oxygène (11), caractérisé en ce qu'il consiste à commander l'actionnement de ladite pompe à air (5) par ledit système de contrôle moteur (7) dans des conditions prédéterminées de fonctionnement du moteur, et à mesurer l'effet de cette commande à partir du signal délivré par ladite sonde à oxygène (11). [2] Procédé de contrôle du fonctionnement de la pompe à air selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite commande de la pompe à air (5) est opérée dans des phases de fonctionnement stabilisées du moteur (1 > . [3] Procédé de contrôle du fonctionnement de la pompe à air selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite commande de la pompe à air (5) est opérée lorsque le débit des gaz d'échappement est supérieur à une valeur de seuil donnée. (4) Procédé de contrôle du fonctionnement de la pompe à air selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdites mesures de l'effet de la commande de la pompe à air (5) sont opérées directement sur le signal de sortie de la sonde à oxygène (il). (5] Procédé de contrôle du fonctionnement de la pompe à air selon l'une quelconque des revendications l à 3, caractérisé en ce que lesdites mesures sont opérées sur ledit terme correctif (C) du temps d'ouverture (Ti) de chaque injecteur de carburant, ledit terme correctif (C) étant lui-même fonction du signal de sortie de la sonde à oxygène (il > . t6] Procédé de contrôle du fonctionnement de la pompe à air selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes (a) suivi du fonctionnement du moteur à travers les valeurs de paramètres représentatifs tels que le régime et/ou la charge et lorsque les conditions de fonctionnement prédéterminées sont atteintes ; (b) activation de la pompe à air (5) pendant une durée prédéterminée et observation simultanée de l'évolution des valeurs du terme correctif (C) du temps d'injection (Ti) du carburant fonction du signal de sortie de la sonde à oxygène (11) ;; (c) si une variation prédéterminée des valeurs du terme correctif (C) est observée en réponse à l'activation de la pompe à air (5) alors, le fonctionnement de la pompe à air (5) est considéré comme normal sinon, un dysfonctionnement de la pompe à air est diagnostiqué. (7] Procédé de contrôle du fonctionnement de la pompe à air selon la revendication 6, caractérisé en ce que la variation prédéterminée des valeurs du terme correctif (C) prévue à l'étape (c) consiste en un dépassement d'une première valeur de seuil donnée (CS) pendant une durée (td) supérieure à une seconde valeur de seuil donnée (tS). (8] Procédé de contrôle du fonctionnement de la pompe à air selon les revendications 7 et 2, caractérisé en ce que la valeur du premier seuil (CS) dépend des conditions de fonctionnement du moteur lors de l'actionnement de la pompe à air (5). (9] Procédé de contrôle du fonctionnement de la pompe à air selon les revendications 7 et 3, caractérisé en ce que la valeur du premier seuil (CS) dépend de la valeur du débit des gaz d'échappement mesurée lors de l'actionnement de la pompe à air (5).