Brevet FR2746143A1 — publié le 19970919

Etat de la technique L'invention concerne un procédé de surveillance d'un système d'alimentation en air ou gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne comprenant un capteur de mesure dé- tectant la teneur en oxygène contenue dans les gaz d'échappement à partir de la réaction du capteur de mesure à l'alimentation en air dans les gaz d'échappement. Dans les moteurs à combustion interne, on ajoute de l'air après le démarrage au gaz d'échappement du moteur. La réaction exothermique de l'air injecté entre les soupapes d'échappement du moteur à combustion interne et le catalyseur avec le gaz chaud et la poursuite de son oxydation en amont du catalyseur et dans celui-ci accélère le chauffage du catalyseur jusqu'à sa température de fonctionnement et réduit ainsi les émissions de produits polluants au cours de la phase de chauf- fage du moteur à combustion interne. La réglementation américaine prévoit de surveiller les systèmes d'injection d'air secondaire pour injecter le mi- nimum d'air secondaire. On connaît un procédé et un dispositif de diagnos- tic des systèmes d'air secondaire selon le document DE- OS 43 09 854. Dans ce document, on exploite la réaction d'une sonde de gaz d'échappement ou du circuit de régulation lambda couplé à la sonde de gaz d'échappement pour régler la composi- tion du mélange d'air et de carburant alimentant le moteur à combustion interne pour activer une pompe d'air secondaire à moteur électrique. Un système d'air secondaire, non défectueux se traduit par un excédant d'oxygène dans les gaz d'échappement. En particulier pour des pompes d'air secondaire puissantes, la difficulté est que l'alimentation d'une quantité importante d'air secondaire déclenche un fort enrichissement du mélange air/carburant par le circuit de régulation lambda. Comme le moteur brûle alors un mélange très riche, la quantité de produits polluants émise augmente brutalement. Dans certains cas, cela détériore également de manière significative le fonc- tionnement du moteur. Pour réduire au minimum de tels inconvé- nients, le procédé connu prévoit une adaptation de la quantité d'air secondaire fourni à la valeur de la quantité de gaz d'échappement du moteur à combustion interne en fonction de la variation de la puissance débitée par la pompe d'air secon- daire. Pour cela, des moyens sont prévus pour commander la pompe d'air secondaire au moins à deux niveaux de fonctionne- ment suivant les paramètres de fonctionnement du moteur à com- bustion interne. La présente invention a pour but de créer un procé- dé de diagnostic de la pompe d'air secondaire qui évite les problèmes évoqués d'un fort enrichissement par le circuit de régulation lambda et/ou une détérioration du fonctionnement du moteur sans utiliser de moyens pour modifier le débit de la pompe d'air secondaire. A cet effet, l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus caractérisé en ce que on augmente la quantité d'air aspiré par le moteur à combustion interne en fournissant de l'air aux gaz d'échappement. Une caractéristique essentielle de l'invention est que l'adaptation du courant d'air secondaire à la quantité des gaz d'échappement n'est pas assurée par une modification du courant d'air secondaire mais par une modification de la quan- tité des gaz d'échappement. Selon un exemple de réalisation préférentiel de l'invention, on augmente ainsi la charge du moteur en retardant l'allumage ce qui réduit la teneur en air secondaire dans la quantité totale des gaz d'échappement. Le procédé selon l'invention diminue significativement la régulation lambda par le circuit de régulation lambda prévisible comme réaction à l'activation de la pompe d'air secondaire. En conséquence, cela réduit l'augmentation des émissions de matière polluante et la détérioration éventuelle du fonctionnement du moteur. Le procédé selon l'invention permet ainsi de con- trôler l'alimentation en air secondaire même pour des pompes de forte puissance, sans autres composants et sans capteurs sup- plémentaires. Un exemple de réalisation de l'invention sera dé- crit ci-après en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 montre un moteur à combustion interne équipé d'une pompe d'air secondaire, d'un appareil de commande et d'autres composants, dans le contexte technique auquel s'applique l'invention, - la figure 2 explicite la construction et le fonctionnement de l'appareil de commande, - la figure 3 montre un ordinogramme du procédé selon l'invention, - la figure 4 décrit différents modes de réalisation d'une étape significative selon l'invention à partir de l'ordinogramme de la figure 3. La figure 1 montre un moteur à combustion interne 1 équipé d'une tubulure d'aspiration 2, d'un moyen de dosage de carburant 3, d'une tubulure d'échappement 4 avec un catalyseur et une sonde de gaz d'échappement 6, des capteurs 7 et 8 pour détecter la vitesse de rotation n et la température T du moteur à combustion interne, un appareil de commande 8, des lignes 9 pour l'alimentation en air secondaire à la tubulure des gaz d'échappement, une pompe d'air secondaire 10, un clapet anti- retour 11, un volet d'étranglement 12 avec un contact de ralen- ti 13, un moyen 14 pour détecter la quantité d'air Q aspiré par le moteur à combustion interne ainsi qu'un moyen 15 pour effa- cer ou mettre en mémoire un signal indiquant un défaut de fonc- tionnement de la pompe d'air secondaire. L'appareil de commande 8 reçoit au moins les si- gnaux Q concernant la quantité d'air aspiré, la vitesse de ro- tation n la température T du moteur à combustion interne, la position du volet d'étranglement ainsi que la composition ins- tantanée du mélange air/carburant, lambda. Avec une partie de ces signaux, le système forme un signal de dosage de carburant par exemple une durée d'injection ti pour commander le moyen de dosage de carburant 3. On forme le signal de dosage de carbu- rant de manière commandée ou également par une régulation du coefficient lambda. De même on peut commander ou réguler la vi- tesse de rotation du ralenti; l'action de réglage peut se faire par exemple sur le volet d'étranglement ou sur un organe de réglage de ralenti dans une conduite de dérivation du volet d'étranglement. Le mélange air/carburant formé par la tubulure d'aspiration 2 est brûlé dans le moteur à combustion interne. La teneur résiduelle en oxygène dans les gaz d'échappement, ré- sultant de ce procédé de combustion, est détectée par la sonde de gaz d'échappement 6 pour les produits polluants présents dans les gaz d'échappement et qui sont transformés dans le ca- talyseur 5. Pour certains états de fonctionnement, on alimente le gaz d'échappement du moteur à combustion interne en air se- condaire fourni par une pompe d'air secondaire 10. La commande de la pompe d'air secondaire est assurée par l'appareil de com- mande 8 par exemple en fonction du signal concernant la posi- tion du volet d'étranglement et d'autres signaux relatifs à la charge de la vitesse de rotation et la température du moteur à combustion interne. Si lors de l'exécution du procédé de diag- nostic on constate un défaut dans l'alimentation en air secon- daire, l'appareil de commande enregistre l'apparition du défaut pour des interrogations ultérieures et fournit entre autres un signal au moyen 15 qui indique et enregistre le défaut. Le cla- pet anti-retour 11 évite que les gaz d'échappement ne s'échappent à l'air libre par la pompe d'air secondaire. La figure 2 montre un appareil de commande 8 connu en soi sous la forme de blocs fonctionnels. Un bloc d'entrée 17 reçoit les signaux des capteurs selon la figure 1 (Q, T, L, LL, n). Un bloc d'édition 18 émet par exemple un signal de dosage de carburant ti, un signal de dosage de carburant ti, un signal S commandant la pompe d'air secondaire et le cas échéant le si- gnal de défaut F. Entre les deux blocs, une unité de calcul 19 assure la transmission en fonction d'un programme pour enregis- trer dans une mémoire 20. La mémoire 20 peut contenir en outre des données servant par exemple au fonctionnement du moteur à combustion interne tel que le champ des caractéristiques des temps d'injection ou des instants d'allumage ainsi que des in- formations relatives à des fonctionnements erronés reconnus du système. La figure 3 montre un ordinogramme d'un exemple de réalisation du procédé de l'invention. Dans l'étape 3.1, que l'on atteint à partir du programme principal subordonné, on vé- rifie tout d'abord que certaines conditions sont remplies pour pouvoir effectuer le diagnostic. On peut par exemple vérifier que le moteur à combustion interne est chaud et fonctionne au ralenti ou dans une plage de charge partielle. Lorsque ces con- ditions ne sont pas remplies, le diagnostic ne se poursuit pas et le programme principal subordonné continu. Si par contre, l'état d'interrogation 3.1 reçoit une réponse positive on passe à l'étape 3.2 essentielle pour l'invention qui consiste à aug- menter le courant d'air alimentant le moteur. Puis au cours de la première étape 3.3 on active la pompe d'air secondaire. Le système d'air secondaire étant non défectueux, la teneur en oxygène augmente dans les gaz d'échappement de sorte que la sonde de mesure des gaz d'échappement signale un coefficient lambda > 1; puis la régulation lambda règle un mélange riche. L'étape 3.4 vérifie si cela est le cas. Un enri- chissement se traduit par exemple par la sonde lambda qui four- nit une valeur telle que lambda > 1 ou en ce que la valeur de correction de la régulation lambda qui corrige par exemple un signal de dosage de base formé en fonction de la charge et de la vitesse de rotation dépasse un seuil prédéterminé. Si cette interrogation reçoit une réponse positive, le système d'air se- condaire est considéré comme étant en ordre; la pompe d'air secondaire est coupée dans l'étape 3.5 et avec l'étape 3.6 on revient au programme principal. Par contre, si l'interrogation reçoit une réponse négative dans l'étape 3.4, cela constitue un signe qu'il n'y a plus d'excédent suffisant d'oxygène dans les gaz d'échappement ce qui signifie un système d'air secondaire défectueux (étape 3.7). Puis dans l'étape 3.8, on émet un si- gnal de défaut et on revient au programme principal. La figure 4 montre différents modes de réalisation de l'étape 3.2 essentielle pour l'invention selon la figure 3. Ainsi, selon la figure 4a, le courant d'air du mo- teur est augmenté par un réglage de l'allumage vers le retard. Le réglage de l'allumage dans le sens du retard abaisse le cou- ple fourni par le moteur à combustion interne. Une tendance qui en résulte pour la chute de la vitesse de rotation est compen- sée par la régulation du ralenti en ce que l'organe de réglage du ralenti ouvre encore plus par exemple le volet d'étranglement. De cette manière, on augmente la quantité d'air aspiré par le moteur à combustion interne du fait du réglage de l'allumage dans le sens du retard. Une autre possibilité d'augmenter le courant d'air alimentant le moteur est représen- tée à la figure 4b. Dans cette alternative, on augmente le cou- rant d'air du moteur en augmentant la vitesse de rotation de ralenti. Une autre possibilité d'augmenter le courant d'air du moteur consiste à brancher des charges externes comme par exem- ple le compresseur de l'installation de climatisation. Pour ré- pondre à une telle surcharge sans que cela ne se traduise par une chute de la vitesse de rotation, il faut également augmen- ter le courant d'air du moteur par exemple par l'application d'une grandeur parasite à la régulation du ralenti. R E V E N D I C A T IONS 1 ) Procédé de surveillance d'un système d'alimentation en air ou gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne compre- nant un capteur de mesure détectant la teneur en oxygène conte- nue dans les gaz d'échappement à partir de la réaction du capteur de mesure à l'alimentation en air dans les gaz d'échappement, caractérisé en ce qu' on augmente la quantité d'air aspiré par le moteur à combustion interne (1) en fournissant de l'air aux gaz d'échappement. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité d'air aspiré par le moteur à combustion interne est assurée par l'augmentation de la charge du moteur grâce à un réglage dans le sens du retard de l'allumage lié à l'ouverture du volet d'étranglement (12) ou d'un canal de dérivation. 3 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité d'air aspiré par le moteur à combustion interne est obtenue par une augmentation de la vitesse de rotation de ra- lenti. 4 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité d'air aspiré par le moteur à combustion interne est assurée par le branchement de charges externes par exemple d'un compresseur d'installation de climatisation.