Brevet FR2739139A1 — publié le 19970328

L'invention est relative au diagnostic de l'efficacité de catalyseurs de gaz d'échappement d'un moteur à combustion à deux rangées de cylindres. Elle concerne plus particulièrement les moteurs de ce type dans lesquels la richesse en carburant du mélange gazeux admis dans les cylindres est régulée au moyen de deux sondes respectivement placées dans deux conduits d'échappement reliant les deux rangées de cylindres à un catalyseur principal, un précatalyseur étant éventuellement disposé sur l'un au moins des deux conduits, en aval de la sonde correspondante. Cette régulation provoque une variation du taux d'oxygène des gaz d'échappement, suivant une fréquence de l'ordre d'un hertz, de sorte que chaque catalyseur agit sur ces gaz alternativement en réducteur d'oxydes d'azote et en oxydant d'hydrocarbures et d'oxyde de carbone, en amortissant la variation du taux d'oxygène. Une sonde à oxygène placée en aval du catalyseur principal permet de diagnostiquer l'efficacité de celui-ci : si l'amplitude du signal de cette sonde aval est très faible, le catalyseur est considéré en bon état, et si cette amplitude est supérieure à un seuil déterminé, il est considéré défectueux. Dans le cas d'une ligne d'échappement à deux conduits où l'un au moins comporte un précatalyseur, la sonde placée en aval du catalyseur suffit généralement pour diagnostiquer l'ensemble des catalyseurs. Toutefois, il peut arriver que malgré l'éventuelle absence d'amortissement des variations de taux d'oxygène par cet ensemble de catalyseurs défectueux, ces variations soient par moments en opposition de phase dans les deux conduits, d'où il résulte que la sonde aval ne capte alors qu'une très faible amplitude de variations et ne décèle pas la défectuosité pourtant réelle. Cette situation se présentant périodiquement, de façon aléatoire et pendant une durée plus ou moins longue de l'ordre de quelques secondes, la sonde émet un signal variable correspondant successivement à une bonne et à une mauvaise efficacité des catalyseurs. L'invention vise à pallier cet inconvénient au moyen d'un traitement particulier du signal émis par la sonde aval, traitement tel que le diagnostic en question soit peu influencé par ce signal lors des périodes d'opposition de phase susmentionnées. Elle concerne ainsi un dispositif de diagnostic de l'efficacité d'un catalyseur de gaz d'échappement d'un moteur à combustion à deux rangées de cylindres et à deux conduits d'échappement reliant au catalyseur ces deux rangées de cylindres, le dispositif comportant, en aval du catalyseur, une sonde émettant un signal qui varie avec le taux d'oxygène des gaz sortant du catalyseur, et ce signal étant traité électriquement de manière à amener sa valeur moyenne à zéro, puis à le redresser et à le filtrer pour obtenir un indicateur représentant une moyenne glissante de l'amplitude des variations du signal émis. Selon l'invention, cette moyenne glissante est filtrée par un filtre passe-bas dont la constante de temps varie en fonction de la valeur instantanée du signal émis par la sonde ou d'un signal obtenu par traitement du signal émis, cette constante de temps étant d'autant plus longue que la variation du signal émis est de plus faible amplitude, de manière à obtenir un indicateur final dont les décroissances en fonction du temps soient plus faibles que celles du premier indicateur. Un mode de réalisation du dispositif de diagnostic selon l'invention est décrit ci-après, avec référence aux dessins annexés parmi lesquels: - la Figure 1 est une vue schématique d'un moteur à combustion équipé du dispositif; - la Figure 2 est un graphique du signal émis par une sonde du dispositif; - la Figure 3 est un graphique d'un signal obtenu par traitement connu dudit signal émis, - la Figure 4 est un graphique de valeurs de constantes de temps utilisées dans le traitement selon l'invention, - et la Figure 5 est un graphique d'un indicateur résultant du traitement selon l'invention. On voit à la figure 1 un moteur à combustion 1 à deux rangées de cylindres 2a et 2b et à deux conduits d'échappement 3a et 3b reliant ces deux rangées à un même catalyseur principal 4. Dans chacun de ces conduits est disposé un précatalyseur 5a,5b en amont duquel est placée une sonde à oxygène 6a,6b dont le signal est transmis à un calculateur 7a,7b commandant des injecteurs de carburant 8a,8b de manière à réguler la richesse du mélange admis dans les cylindres. En variante, la ligne d'échappement peut ne comporter de précatalyseur que sur l'un des deux conduits, ou ne comporter aucun précatalyseur. Cette régulation se traduit par une variation permanente -avec une fréquence de l'ordre d'un hertz- du taux d'oxygène dans chaque conduit d'échappement et par suite dans un conduit commun 9 d'entrée dans le catalyseur principal 4. Une sonde à oxygène 10 est placée en aval de ce catalyseur 4 pour en diagnostiquer l'efficacité. Si celui-ci est en bon état, son action alternative de réducteur et d'oxydant des gaz y pénétrant par le conduit 9 lui permet d'atténuer -ou d'amortir-, sinon d'annuler, les variations du taux d'oxygène de ces gaz. S'il est défectueux, cet amortissement est insuffisant, et les gaz qui en sortent présentent un taux d'oxygène dont les variations sont relativement importantes.La sonde aval 10 capte ces variations en fonction du temps t, comme représenté au graphique de la figure 2, où l'on voit de fortes variations d'amplitude du signal S1 émis par cette sonde dans des périodes T1 et T3, et une atténuation importante de cette amplitude dans la période T2, due à une opposition de phase temporaire des variations de taux d'oxygène dans les deux conduits d'échappement. Le signal S1 émis par la sonde est de façon connue traité électriquement par filtrage passe-haut amenant sa valeur moyenne à zéro, puis par redressement et filtrage passe-bas procurant un signal -ou indicateur- S2 (figure 3) correspondant à une moyenne glissante de l'amplitude du signal S1. Si ce filtrage est peu important, on obtient un signal S2 très instable en fonction des oppositions de phases susmentionnées. Si on veut limiter ces instabilités du signal S2, il faut filtrer fortement, mais dans ce cas l'écart de valeurs de ce signal entre des catalyseurs bons et des catalyseurs détériorés est diminué ; la dispersion de mesure et les différentes tolérances des composants mis en jeux peuvent alors perturber le résultat du diagnostic. Pour éviter cet inconvénient, selon l'invention un traitement supplémentaire est appliqué au signal S2, consistant à filtrer celui-ci par un filtre passe-bas dont la constante de temps est fonction de la valeur instantanée du signal émis S1 ou d'un signal tel que S2 obtenu par traitement du signal S1. Ce dernier filtrage est faible, c'est-à-dire que sa constante de temps est courte -inférieure ou égale à 10 secondes environ- dans les périodes telles que T1 ou T3 où les variations du signal émis S1 sont importantes, et le filtrage est d'autant plus fort, c'est-à-dire que sa constante de temps est d'autant plus longue -de l'ordre de 30 à 50 secondes- que les variations du signal émis S1 sont de plus faible amplitude, comme dans la période T2. La figure 4 montre une telle variation de la constante de temps C en question pour les périodes considérées T1, T2, T3, d'où résulte un signal -ou indicateur- S3 (figure 5) dont chaque décroissance est beaucoup plus lente que celle de l'indicateur S2 correspondant puisque tenant compte de la période précédente T1 de fortes variations du signal émis par la sonde. Cet indicateur S3 constitue ainsi une moyenne glissante des amplitudes du signal S1, comme l'indicateur S2 mais avec une influence beaucoup plus faible des atténuations de variations de signaux S1 dues aux oppositions de phases temporaires. L'indicateur S3 est enfin comparé à un seuil déterminé H calibré dans le calculateur , s'il est supérieur à ce seuil, cela signifie que l'amplitude du signal émis par la sonde aval est excessive et que les catalyseurs n'amortissent pas suffisamment les variations du taux d'oxygène des gaz les traversant, et sont donc défectueux. En variante, la constante de temps C du filtrage de l'indicateur S2 est défini en fonction de la valeur instantanée de la dérivée d'un des signaux S1 ou S2 par rapport au temps, et au lieu de s'appliquer au signal S2, il peut s'appliquer à un rapport de signaux émis respectivement par la sonde aval et par au moins une des deux sondes amont 6a et 6b. REVENDICATION 1 - Dispositif de diagnostic de l'efficacité d'un catalyseur (4) de gaz d'échappement d'un moteur à combustion (1)à deux rangées de cylindres et à deux conduits d'échappement (3a,3b) reliant au catalyseur ces deux rangées de cylindres, le dispositif comportant, en aval du catalyseur (4), une sonde (10) émettant un signal (S1) qui varie avec le taux d'oxygène des gaz sortant du catalyseur, et ce signal étant traité électriquement de manière à amener sa valeur moyenne à zéro, puis à le redresser et à le filtrer pour obtenir un indicateur (S2) représentant une moyenne glissante de l'amplitude des variations du signal émis (S1), caractérisé en ce que cette moyenne glissante (S2) est filtrée par un filtre passe-bas dont la constante de temps (C) varie en fonction de la valeur instantanée du signal (S1) émis par la sonde (10) ou d'un signal (S2) obtenu par traitement du signal émis, cette constante de temps (C) étant d'autant plus longue que la variation du signal émis (S1) est de plus faible amplitude, de manière à obtenir un indicateur final (S3) dont les décroissances en fonction du temps soient plus faibles que celles du premier indicateur (S2).