Brevet FR2737920A1 — publié le 19970221

L'invention concerne un procédé pour contrôler l'aptitude au fonctionnement d'un détecteur de gaz d'échappement qui est disposé dans le circuit de régulation du mélange d'un moteur à combustion interne et qui, en fonction de la composition du mélange devant être envoyé au moteur à combustion interne, délivre une tension de mélange riche représentant une composition de mélange riche, ou une tension de mélange pauvre, représentant une composition de mélange pauvre, et selon lequel comme critère d'évaluation de l'aptitude au fonctionnement du détecteur de gaz d'échappement, on utilise le comportement de ces tensions pendant le fonctionnement du moteur à combustion interne. Pour réduire la consommation de carburant et réduire les quantités de substances polluantes dans les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne il est important de maintenir le rapport air/carburant du mélange, qui doit être envoyé aux chambres de combustion du moteur à combustion interne, à une valeur optimale,20 fixée par avance. A cet effet, on utilise ce qu'on appelle une régulation lambda qui, en liaison avec un catalyseur à trois voies, représente un procédé efficace d'épuration des gaz d'échappement pour des moteurs à combustion interne. Un détecteur d'oxygène, disposé dans25 le tuyau d'échappement du moteur à combustion interne et qui est désigné d'une manière générale comme étant la sonde lambda, fournit un signal qui dépend de la teneur résiduelle en oxygène dans les gaz d'échappement. Ce signal de sortie est traité ensuite dans un dispositif30 de régulation lambda de telle sorte qu'une installation de préparation du mélange, comme par exemple le système du carburateur ou le système d'injection, produit un mélange aircarburant optimum de sorte qu'une combustion presque complète (x=1) est possible. Les sondes lambda utilisées dans de tels dispositifs de régulation sont en général agencées de telle sorte que dans le cas d'un mélange air-carburant riche (X 1), elle délivrent une tension faible, ce qu'on appelle la tension de mélange pauvre. Cependant, il est également possible d'avoir une association inverse tension/mélange. Le passage de la tension élevée à la tension faible et inversement s'effectue presque brusquement pour l'indice d'air X=1. Un inconvénient dans un tel dispositif de régulation de lambda est que le signal de sortie de la sonde lambda dépend fortement de la température et que la courbe caractéristique de sortie varie en fonction de phénomènes de vieillissement et de l'usure. En15 particulier, les tensions de mélange riche et de mélange pauvre de la sonde lambda se décalent sous l'effet de ces influences. Si pour la régulation du rapport air-carburant, on ne prend pas en compte cette dérive du signal de sortie, qui est provoquée par le vieillissement naturel sur la base des variations extrêmes de température d'environ -40 C à +950 C et de l'atmosphère corrosive dans les gaz d'échappement, on est confronté à un accroissement de l'émission de substances polluantes du moteur à25 combustion interne. D'après DE 27 58 319 C2, on connait un dispositif pour régler le rapport air-carburant d'un moteur à combustion interne équipé d'un capteur des gaz d'échappement et dans lequel la tension de sortie du30 capteur des gaz d'échappement est comparée à une tension de référence variable et un signal de régulation servant à influer sur l'alimentation air/carburant est obtenu à partir de la comparaison. A cet effet, il est prévu un circuit servant à produire la tension de référence35 variable et équipé d'un suiveur de tension, qui produit des premier et second signaux, qui reproduisent les courbes enveloppes supérieure et inférieure des tensions crêtes maximale et minimale instantanées de la tension de sortie du capteur des gaz d'échappement. Un rapport prédéterminé de ces deux tensions fournit la tension de référence adaptée au vieillissement du capteur des gaz d'échappement. Etant donné que les deux courbes enveloppes des tensions crêtes maximale et minimale du signal de sortie du capteur des gaz d'échappement varient respectivement de la même manière en fonction de la température et du vieillissement du capteur des gaz d'échappement, la tension de référence est essentiellement indépendante de variations de la température et de phénomènes de vieillissement du capteur des gaz d'échappement. Dans DE 25 30 849 A1, on décrit un système détecteur servant à déterminer la défaillance d'un capteur des gaz d'échappement dans le système d'échappement d'un moteur à combustion interne, sans que20 des conditions de fonctionnement particulières du moteur soient nécessaires, en dehors de la condition nécessaire que le capteur soit à sa température de fonctionnement. Une caractéristique de la qualité du capteur est que le passage d'une crête de tension élevée à une crête de25 tension faible se produit au cours d'un intervalle prédéterminé, lorsque les gaz d'échappement passent d'un mélange de carburant riche à un mélange de carburant pauvre. Le fait que le signal de sortie du capteur n'effectue pas cette transition au cours d'un intervalle30 de temps déterminé, à savoir au cours de l'intervalle prédéterminé, est un signe caractéristique de ce que le capteur est défaillant de sorte qu'un signal d'avertissement est délivré. L'invention a pour but de proposer un procédé pour contrôler des détecteurs de gaz d'échappement du type indiqué plus haut, à l'aide duquel on peut identifier de façon simple des détecteurs de qaz d'échappement qui ont vieilli. Le problème est résolu conformément à l'invention par un procédé tel que défini ci- dessus et qui est caractérisé en ce que - on détermine la température du détecteur de gaz d'échappement et on la compare à une valeur de seuil de la température, que lors du dépassement de cette valeur de seuil de température, on vérifie si cet état se maintient pendant une durée prédéterminée ou un nombre prédéterminé de cycles, - lorsque ces conditions sont satisfaites, on enregistre la valeur de la tension de mélange riche ou de la tension de mélange pauvre et on la compare à une valeur de seuil de diagnostic, et on conclut au fait que le détecteur de gaz d'échappement a vieilli, lorsque cette valeur de seuil de diagnostic n'est pas atteinte. Grâce au procédé selon l'invention il est possible, à l'aide de moyens simples, de repérer des détecteurs de gaz d'échappement qui ont vieilli et d'indiquer le résultat directement au conducteur du véhicule sous la forme d'un signal d'avertissement et/ou de mémoriser le25 résultat du contrôle dans une mémoire de diagnostic de sorte que l'on peut prendre des mesures de maintenance, notamment le remplacement des détecteurs de gaz qui ont vieilli. On va expliquer ci-après de façon plus détaillée un exemple de réalisation de l'invention en référence aux dessins schématiques, parmi lesquels de façon plus précise: - la figure 1 montre une représentation graphique de la courbe caractéristique de sortie d'un détecteur de gaz d'échappement en fonction de l'indice d'air; et - la figure 2 montre une représentation graphique d'une partie de la courbe caractéristique de sortie de ce détecteur de gaz d'échappement en fonction de la température. 5 Sur la figure 1, on a représenté la relation entre la tension de sortie US et l'indice d'air d'un détecteur des gaz d'échappement présentant une caractéristique à variation brusque pour une température déterminée. Dans le cas d'un mélange air-carburant pauvre, le détecteur des gaz d'échappement délivre une faible tension, à savoir la tension USM de mélange pauvre, et dans le cas d'un mélange air-carburant riche, il délivre une tension plus élevée par rapport à la tension de mélange pauvre, à savoir la tension de mélange riche USF. La transition entre les deux valeurs de tension USF, USM s'effectue presque d'une manière brusque, étant donné que dans le cas d'indices d'air légèrement supérieurs, de l'oxygène non brlé apparaît brusquement dans les gaz d'échappement.20 Sur la figure 1, on a représenté en outre par une courbe formée de tirets la tension de sortie pour une température supérieure. A partir de cette allure représentée seulement de façon qualitative, on voit que la tension de mélange pauvre USM présente une dépendance25 vis-à-vis de la température supérieure à celle de la tension de mélange riche. C'est pourquoi, pour le diagnostic des phénomènes de vieillissement du détecteur des gaz d'échappement, on utilise de façon appropriée la partie de la courbe caractéristique de sortie qui décrit30 le rapport air-carburant dans la gamme des mélanges pauvres. Dans le cas de l'exemple de la tension USM de mélange pauvre, on a représenté sur la figure 2 l'influence du vieillissement sur le signal de sortie US35 du détecteur des gaz d'échappement. Avec la courbe en trait plein A, on a représenté la variation de la tension USM de mélange pauvre pour un détecteur des gaz d'échappement neuf, n'ayant pas encore été soumis à un écoulement de gaz d'échappement, tandis qu'avec la courbe B formée de tirets, on a représenté l'allure dans le cas d'un détecteur des gaz d'échappement fortement vieilli et qui par conséquent ne satisfait plus à la précision de réglage requise, et ce respectivement en fonction de la température T du détecteur des gaz d'échappement. On a en outre indiqué sur la figure 2, une valeur de seuil pour la tension de sortie, désignée ci-après par tension de diagnostic UDIAG, et une valeur de seuil pour la température, désignée ci-après comme étant la valeur de seuil T1 de la température. Le contrôle du détecteur des gaz d'échappement s'effectue de la manière suivante: Grâce à des mesures de paramètres de fonctionnement du moteur à combustion interne tels que la vitesse de rotation et la charge, il faut s'assurer que la température des gaz d'échappement et par conséquent la20 température du détecteur des gaz d'échappement exposé à l'écoulement des gaz d'échappement, ont une valeur supérieure à la valeur de seuil Tl de la température. Cette valeur T1 est déterminée expérimentalement pour un moteur à combustion interne déterminé, par des essais25 sur route ou au banc d'essais et est influencée essentiellement par la construction du moteur à combustion interne et du détecteur des gaz d'échappement, ainsi que par le lieu d'installation et par conséquent par la distance qui sépare le détecteur30 des gaz d'échappement du moteur à combustion interne. En dehors de la possibilité de constater si la valeur de seuil Tl de la température est atteint, indirectement à partir de paramètres de fonctionnement du moteur à combustion interne, on peut prévoir, à titre35 d'alternative, également un capteur de température exposé à l'écoulement des gaz d'échappement ou intégré -7 dans le détecteur des gaz d'échappement et servant à détecter la valeur T1. Etant donné que la dérive dépend de la tension USM correspondant au mélange pauvre et augmente lorsque la température T augmente (figure 2), on choisit pour la valeur de seuil T1 de la température une valeur relativement élevée en rapport avec une évaluation précise de la tension du détecteur de sorte que cette valeur de température est atteinte uniquement dans des10 cas déterminés de fonctionnement du moteur à combustion interne, par exemple dans le cas d'une charge élevée et d'une vitesse de rotation élevée. Si on est certain que la valeur de seuil T1 de la température est atteinte, ce qui peut être détecté par exemple par le dépassement d'un seuil de vitesse de rotation et d'un seuil de charge et si cet état de fonctionnement subsiste également pendant un intervalle de temps prédéterminé ou un nombre prédéterminé de cycles, on vérifie si la tension USM de mélange pauvre a20 dépassé la valeur de diagnostic UDIAG. Si ce n'est pas le cas, il est constaté que le détecteur des gaz d'échappement a vieilli à un degré tel que son remplacement est nécessaire. Cette information peut être communiquée directement par voie acoustique et/ou25 optique au conducteur du véhicule au moyen d'un dispositif d'avertissement et/ou une erreur de diagnostic peut être mémorisée dans une mémoire de diagnostic du dispositif de commande du moteur. Pour exclure d'éventuelles erreurs de diagnostic, il est également possible de ne pas indiquer ou mémoriser le premier résultat négatif du contrôle, mais d'exécuter plusieurs contrôle et de mémoriser le résultat seulement après une évaluation statistique. REVENDICATIONS 1. Procédé pour contrôler l'aptitude au fonctionnement d'un détecteur de gaz d'échappement qui est disposé dans le circuit de régulation du mélange d'un moteur à combustion interne et qui, en fonction de la composition du mélange devant être envoyé au moteur à combustion interne, délivre une tension de mélange riche (USF) représentant une composition de mélange riche, ou une tension de mélange pauvre (USM), représentant une composition de mélange pauvre, et selon lequel comme critère d'évaluation de l'aptitude au fonctionnement du détecteur de gaz d'échappement, on utilise le comportement de ces tensions (USF, USM) pendant le fonctionnement du moteur à combustion interne,15 caractérisé en ce - qu'on détermine la température (T) du détecteur de gaz d'échappement et on la compare à une valeur de seuil (T1) de la température, - que lors du dépassement de cette valeur de seuil de température (T1), on vérifie si cet état se maintient pendant une durée prédéterminée ou un nombre prédéterminé de cycles, - lorsque ces conditions sont satisfaites, on enregistre la valeur de la tension de mélange riche (USF) ou de la tension de mélange pauvre (USM) et on la compare à une valeur de seuil de diagnostic (UDIAG), et - on conclut au fait que le détecteur de gaz d'échappement a vieilli, lorsque cette valeur de seuil de diagnostic (UDIAG) n'est pas atteinte. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fait que la valeur de seuil (T1) de la température est atteinte, est dérivé des paramètres de fonctionnement du moteur à combustion interne, notamment35 de la vitesse de rotation et du paramètre de charge. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on détermine expérimentalement la valeur de seuil (T1) de la température par des essais sur route. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le résultat du contrôle est indiqué de façon acoustique et/ou optique. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le résultat du contrôle est mémorisé dans une mémoire de diagnostic d'un dispositif de commande du10 moteur à combustion interne. 6. Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le résultat est indiqué ou mémorisé seulement après une évaluation statistique de plusieurs contrôles successifs.