Brevet FR2752014A1 — publié le 19980206

Un catalyseur est utilisé pour la purification des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, le rendement du catalyseur déterminant la valeur de qualité des gaz d'échappement. Toutefois, la capacité de conversion du catalyseur diminue en raison du vieillissement et de l'empoisonnement. Pour respecter des valeurs limites légales, il est nécessaire de déterminer en permanence le rendement du catalyseur et de délivrer un signal lorsque le rendement et donc la capacité de conversion du catalyseur descendent au-dessous d'un seuil préfixé, ce qui a pour résultat que les gaz d'échappement quittant le catalyseur ne correspondent pas aux prescriptions légales. Par EP O 444 783 Al, on connaît déjà un procédé de surveillance de la capacité de conversion du catalyseur selon lequel il est prévu, à la sortie du catalyseur, un capteur d'oxygène qui mesure la concentration d'oxygène dans les gaz d'échappement. Dans le cas d'une régulation lambda, le rapport air/carburant envoyé au moteur à combustion interne est réglé d'une manière oscillante autour de la valeur lambda 1. Conformément à la régulation lambda, le capteur d'oxygène mesure à la sortie du catalyseur une concentration d'oxygène qui oscille. La différence entre la valeur maximale et la valeur minimale de la concentration d'oxygène oscillante sert de valeur de qualité pour la capacité de conversion du catalyseur, cette capacité de conversion du catalyseur étant d'autant plus grande que l'écart entre la valeur maximale et la valeur minimale est faible. Le procédé connu est relativement imprécis. L'invention a pour but de déterminer d'une manière précise la capacité de conversion du catalyseur. Dans ce but, l'invention a pour objet un procédé de détection de la capacité de conversion d'un catalyseur d'un moteur à combustion interne, selon lequel, lors d'une injection faisant l'objet d'une régulation lambda, un signal de mesure est mesuré en aval du catalyseur en fonction de la teneur en oxygène des gaz d'échappement, caractérisé: en ce que la valeur moyenne du signal de mesure sur une période de temps fixable à l'avance est déterminée, en ce qu'une valeur est déterminée pour la surface qui est délimitée par la valeur moyenne du signal de mesure et le signal de mesure sur l'étendue de la période de temps fixable à l'avance et en ce qu'une mauvaise capacité de conversion du catalyseur est reconnue lorsque la valeur est située au- dessus d'une valeur de comparaison. Dans ce même but, l'invention a aussi pour objet un dispositif d'évaluation de la capacité de conversion d'un catalyseur d'un moteur à combustion interne dont l'injection est commandée par un appareil de commande, tandis qu'il est prévu, disposé en aval du catalyseur, un capteur de gaz d'échappement qui, à partir de la concentration d'oxygène dans les gaz d'échappement, produit un signal de mesure et envoie le signal de mesure à l'appareil de commande, caractérisé: en ce qu'à partir du signal de mesure, l'appareil de commande établit une valeur moyenne du signal de mesure pour une période de temps fixable à l'avance, en ce que l'appareil de commande détermine une valeur correspondant à la surface qui est délimitée par la valeur moyenne et le signal de mesure et en ce que l'appareil de commande compare la valeur à une valeur de comparaison et établit l'existence d'une faible capacité de conversion du catalyseur lorsque la valeur est supérieure à la valeur de comparaison. L'établissement de la valeur moyenne de la concentration d'oxygène en aval du catalyseur et le calcul de la surface qui est délimitée par la valeur moyenne et la concentration d'oxygène permet un calcul précis de la capacité de conversion du catalyseur. L'invention peut aussi comporter une ou plusieurs des particularités suivantes: - en ce qui concerne le procédé: - la valeur correspondant à la surface est divisée par la période de temps et il est ainsi calculé une surface de comparaison qui est comparée à une valeur de comparaison correspondante, - la surface de comparaison fait l'objet d'une formation de moyenne sur un nombre, fixable à l'avance, de périodes de temps, avant que la surface de comparaison résultant de la formation de moyenne soit comparée à la valeur de comparaison, - la comparaison d'une période de temps et la valeur moyenne nouvellement calculée à partir de cette période de temps ne sont reconnues comme étant correctes, et ne sont donc prises en considération, que lorsque la valeur moyenne nouvellement calculée s'écarte de moins qu'une valeur fixable à l'avance de la valeur moyenne calculée correctement en dernier lieu, - la surface de comparaison est divisée par la valeur de comparaison correspondante et fait l'objet d'une sommation sur un nombre préfixé de périodes de temps en donnant un quotient de somme de gaz d'échappement qui est ensuite comparé à une valeur de comparaison correspondante et une mauvaise capacité de conversion du catalyseur est reconnue lorsque le quotient de somme de gaz d'échappement est supérieur à la valeur de comparaison correspondante, la valeur de comparaison dépend de la vitesse de rotation et/ou de la charge du moteur à combustion interne et/ou de la température du catalyseur, - le rendement de catalyseur n'est déterminé que lorsque la valeur moyenne du signal de mesure se trouve dans un domaine de valeurs fixable à l'avance, - en ce qui concerne le dispositif: - l'appareil de commande forme la moyenne de la valeur correspondant à la surface, sur plusieurs périodes de temps fixables à l'avance, avant que l'appareil de commande ne compare la surface, obtenue par formation de moyenne, avec une valeur de comparaison, - l'appareil de commande ne calcule la valeur correspondant à la surface que lorsque la valeur moyenne du signal de mesure ne s'écarte pas de plus qu'une valeur fixable à l'avance de la valeur moyenne évaluée en dernier lieu. L'invention va être exposée en détail en regard des figures; on voit: à la figure 1, un agencement de circuit, à la figure 2, un diagramme de mesure servant à calculer la valeur moyenne et, à la figure 3, un diagramme de mesure servant à calculer le rendement de catalyseur. La figure 1 représente un moteur à combustion interne 1 auquel arrive un canal d'admission 2 et dont part un canal de gaz d'échappement 3 qui est raccordé à un catalyseur 4 à partir duquel s'étend un tuyau d'échappement 10. Il est prévu, disposé dans le canal d'admission 2, un débitmètre d'air 15 qui est relié à un appareil de commande 6 par une troisième ligne de mesure 16. Un système d'injection 5, qui communique avec l'appareil de commande 6 par une ligne de commande 11, est associé au moteur 1. Dans le canal de gaz d'échappement 3, il est prévu une sonde lambda 8 en amont du catalyseur 4 et, dans le tuyau d'échappement 10, un capteur de gaz d'échappement 9 en aval du catalyseur 4. La sonde lambda 8 est raccordée à l'appareil dé commande 6 par une première ligne de mesure 12 et le capteur de gaz d'échappement 9 lui est raccordé par une deuxième ligne de mesure 13. En outre, l'appareil de commande 6 est relié à une mémoire 7 par une ligne de données 14 et à un affichage 18 par une ligne de commande 17. L'agencement de la figure 1 fonctionne de la manière suivante: le débitmètre d'air 15 mesure le débit d'air aspiré par le moteur à combustion interne 1 et transmet le débit d'air mesuré à l'appareil de commande 6. Sur la base du débit d'air mesuré, l'appareil de commande 6 détermine un débit correspondant de carburant que le système d'injection 5 envoie au moteur 1, de façon telle que, lors de la combustion, il s'établisse un rapport presque stoechiométrique entre l'air et le carburant, ce qui correspond à une valeur lambda de 1. La sonde lambda 8 détecte la concentration d'oxygène dans les gaz d'échappement évacués du moteur 1. Dans le cas d'une régulation lambda mise en circuit, le signal de sortie de la sonde lambda 8 prend une forme d'onde approximativement oscillante. La concentration d'oxygène des gaz d'échappement est envoyée par la sonde lambda 8 à l'appareil de commande 6 qui, en utilisant la concentration d'oxygène mesurée dans les gaz d'échappement, assure une régulation du système d'injection 5. Les gaz d'échappement sont envoyés au catalyseur 4 qui réalise une oxydation de substances nocives, telles que monoxyde de carbone CO et hydrocarbures HC. Une valeur correspondant à la capacité d'oxydation et donc à la capacité de conversion du catalyseur 4 est constituée par la capacité d'accumulation d'oxygène dans le catalyseur 4. Le capteur de gaz d'échappement 9 mesure la concentration d'oxygène dans les gaz d'échappement en aval du catalyseur 4 et la transmet à l'appareil de commande 6. Si le moteur à combustion interne se trouve dans un état quasi-stationnaire et si la régulation lambda est active, une oscillation du rapport d'oxygène se présente alors dans les gaz d'échappement en amont du catalyseur. Un catalyseur 4 à capacité élevée de conversion lisse les fluctuations du rapport d'oxygène dans les gaz d'échappement, de sorte que le capteur de gaz d'échappement 9 ne relève plus qu'une faible oscillation de la concentration d'oxygène. Le signal de mesure du capteur de gaz d'échappement 9 est utilisé par l'appareil de commande 6 pour évaluer la capacité de conversion du catalyseur 4. S'il se présente une mauvaise capacité de conversion du catalyseur 4, cette situation est par exemple enregistrée dans une mémoire d'erreur dans la mémoire 7 et/ou un signal correspondant d'avertissement est fourni par l'intermédiaire de l'affichage 18. L'exploitation du signal de mesure de gaz d'échappement du capteur 9 va être exposée en détail en regard des figures 2 et 3. La figure 2 représente le signal de mesure de gaz d'échappement AS qui est porté en volts V en fonction du temps t en secondes. Le signal de mesure AS fait d'abord l'objet d'une sommation sur l'étendue d'une période de mesure du signal de mesure de gaz d'échappement dans le temps, de Tl à T2, puis est divisé par la période de temps (T2 - T1), de sorte qu'une valeur moyenne de gaz d'échappement ASM est calculée. A cet effet, le signal de gaz d'échappement AS est par exemple échantillonné toutes les 20 ms sur la période de temps séparant Tl et T2 et fait l'objet d'une sommation sur les valeurs échantillonnées et pendant la période de temps de T1 à T2, de façon à former une somme de gaz d'échappement FM qui est alors divisée par le nombre de valeurs échantillonnées. Avantageusement, la période de temps (T2 - T1) correspond à une période de régulation de la régulation lambda. La valeur moyenne de gaz d'échappement ASM est décrite par la formule suivante: ASM = FM/(T2 - T1), FM désignant la somme de gaz d'échappement qui représente la somme des signaux de gaz d'échappement mesurés pendant la période de temps T2 - T1. La valeur moyenne de gaz d'échappement ASM est mémorisée par l'appareil de commande 6 dans la mémoire 7. La détermination de la valeur moyenne de gaz d'échappement ASM est représentée sur la figure 2, la surface hachurée représentant la somme de gaz d'échappement FM. Pour évaluer la capacité de conversion du catalyseur 4, la surface qui est délimitée par le signal de gaz d'échappement et la valeur moyenne de gaz d'échappement pendant une période du signal de gaz d'échappement AS dans la période de temps de T1 à T2 est calculée. La surface délimitée est appelée ci-après surface de signal ou surface de différence FS. Le calcul de la surface de signal FS s'effectue par exemple grâce au fait que, dans la période de temps de T1 à T2, le signal de gaz d'échappement AS est échantillonné toutes les 20 ms et la valeur moyenne de gaz d'échappement ASM calculée en dernier lieu est soustraite de chaque signal de gaz d'échappement échantillonné, ce qui permet d'obtenir une valeur de différence DF = AS(t) - ASM, l'instant de l'échantillonnage étant désigné par t. Les valeurs de différence DF d'une période de temps (T2 - Tl) font alors l'objet d'une sommation donnant une somme de différence DS. La surface de différence FS se calcule conformément à la formule suivante: FS = DS/(T2 - T1). Après chaque période de temps (T2 - T1), la surface de différence FS est comparée à une valeur de seuil SW. La valeur de seuil SW a été au préalable établie empiriquement et mémorisée dans la mémoire 7 et elle est de préférence dépendante de la charge LM et de la vitesse de rotation N du moteur. De préférence, la valeur de seuil SW est corrigée en fonction de la température du catalyseur, les facteurs de correction étant mémorisées dans une table dans la mémoire 7 en fonction de la température de catalyseur Tcat. Si la surface de différence FS est supérieure à la valeur de seuil mémorisée SW, une indication d'erreur correspondante est alors mémorisée par l'appareil de commande 6 dans la mémoire 7 et/ou un signal correspondant est délivré au conducteur du moteur par l'intermédiaire de l'affichage 18. Dans un procédé simple, la somme de différence DS est comparée directement à une valeur de comparaison correspondante et une mauvaise capacité de conversion du catalyseur 4 est reconnue lorsque la somme de différence DS est supérieure à la valeur de comparaison correspondante. La valeur de comparaison correspondante est par exemple établie expérimentalement. Une amélioration du procédé s'obtient par le fait que la surface de différence FS fait l'objet d'une formation de moyenne sur plusieurs périodes de temps avant que ne soit effectuée une comparaison avec la valeur de seuil qui constitue une valeur de comparaison. Pour une évaluation avantageuse du signal de gaz d'échappement AS, il convient que soient de préférence remplies les conditions suivantes: la régulation lambda doit être active, le moteur à combustion interne doit présenter une température préfixée de fonctionnement, une fois achevé un enrichissement de mélange commandé, il convient d'abord d'attendre le franchissement d'un seuil préfixé de débit d'air, la vitesse du véhicule automobile doit être comprise dans un domaine préfixé, le moteur doit fonctionner d'une manière quasi- stationnaire dans un domaine préfixé de charge et de vitesse de rotation et la température du catalyseur doit se trouver dans un domaine préfixé de température. De préférence, pour accroître la précision du procédé, le cycle de surveillance n'est utilisé pour l'évaluation du rendement du catalyseur que lorsqu'au moins l'une des conditions suivantes est respectée: le signal de gaz d'échappement AS doit franchir au moins une fois la valeur moyenne ASM pendant la période de temps T2 - Tl, la valeur moyenne ASM mesurée pendant la période de temps T2 - Tl doit être située dans un domaine fixable à l'avance, la différence entre la valeur moyenne ASM utilisée pour l'évaluation du signal d'amplitude AS et la valeur moyenne ASM calculée lors de la dernière période de temps ne doit pas dépasser d'un seuil fixable à l'avance la différence entre les deux valeurs moyennes. Le seuil fixable à l'avance est par exemple situé à 10% de la dernière valeur moyenne ASM. Pour un accroissement supplémentaire de la précision, un quotient entre la surface de signal FS d'une période de temps T2 - T1 et le seuil de comparaison SW est formé conformément à la formule suivante: ASQ = FS/SW L'évaluation du signal de gaz d'échappement AS s'effectue sur un nombre N préfixé de périodes, une valeur de compte mémorisée dans la mémoire 7 étant augmentée pour chaque période. Les quotients de gaz d'échappement ASQ(i) du nombre Z préfixée font l'objet d'une sommation en donnant un quotient de somme de gaz d'échappement ASQS conformément à la formule suivante: Z ASQS = ASQ(i) i = 1 Le quotient de somme de gaz d'échappement ASQS est normalisé à l'aide de la formule suivante sur le nombre Z préfixé de périodes de temps dans lesquelles le signal de gaz d'échappement AS est évalué, en étant appelé signal de diagnostic DS: DS = ASQS/Z. L'évaluation de la capacité de conversion du catalyseur est en outre améliorée lorsque le signal de diagnostic DS est comparé à un seuil de diagnostic SWD fixable à l'avance. De préférence, le seuil de diagnostic SWD est aussi dépendant de la charge et/ou de la vitesse de rotation du moteur à combustion interne 1 et/ou de la température du catalyseur 4. De préférence, le signal de diagnostic DS est comparé au seuil de diagnostic SWD lorsque le nombre des périodes de temps évaluées du signal d'amplitude AS excède un nombre fixable à l'avance. Dans une réalisation simple, le quotient de somme de gaz d'échappement ASQS est comparé directement à une valeur de comparaison correspondante qui a par exemple été établie expérimentalement. L'appareil de commande 6 enregistre une erreur dans la mémoire 7, ou délivre un signal d'alarme par l'intermédiaire de l'affichage 18, lorsque, lors de la comparaison du signal de diagnostic DS avec le seuil de diagnostic SWD, le signal de diagnostic DS est supérieur au seuil de diagnostic SWD. Après une comparaison du signal de diagnostic DS avec le seuil de diagnostic SWD, le compteur Z est remis à zéro. Le seuil de diagnostic SWD et la valeur de seuil SW sont mémorisés dans la mémoire 7 et réalisés sous forme de deux champs de caractéristiques à deux dimensions ou à une dimension. REVENDICATIONS 1.- Procédé de détection de la capacité de conversion d'un catalyseur (4) d'un moteur à combustion interne (1), selon lequel, lors d'une injection faisant l'objet d'une régulation lambda, un signal de mesure est mesuré en aval du catalyseur (4) en fonction de la teneur en oxygène des gaz d'échappement, caractérisé: en ce que la valeur moyenne (ASM) du signal de mesure sur une période de temps (T2 - Tl) fixable à l'avance est déterminée, en ce qu'une valeur (DS) est déterminée pour la surface qui est délimitée par la valeur moyenne (ASM) du signal de mesure (AS) et le signal de mesure (AS) sur l'étendue de la période de temps (T2 - T1) fixable à l'avance et en ce qu'une mauvaise capacité de conversion du catalyseur (4) est reconnue lorsque la valeur (DS) est située au-dessus d'une valeur de comparaison (SW). 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur correspondant à la surface (DS) est divisée par la période de temps (T2 T1) et il est ainsi calculé une surface de comparaison (FS) qui est comparée à une valeur de comparaison (SW) correspondante. 3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la surface de comparaison (FS) fait l'objet d'une formation de moyenne sur un nombre (Z), fixable à l'avance, de périodes de temps (T2 - TI), avant que la surface de comparaison résultant de la formation de moyenne soit comparée à la valeur de comparaison (SW). 4. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la comparaison d'une période de temps (T2 - T1) et la valeur moyenne nouvellement calculée à partir de cette période de temps (T2 - T1) ne sont reconnues comme étant correctes, et ne sont donc prises en considération, que lorsque la valeur moyenne nouvellement calculée s'écarte de moins qu'une valeur fixable à l'avance de la valeur moyenne calculée correctement en dernier lieu. 5. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la surface de comparaison (FS) est divisée par la valeur de comparaison correspondante (SW) et fait l'objet d'une sommation sur un nombre préfixé de périodes de temps (T2 - T1) en donnant un quotient de somme de gaz d'échappement (ASQS) qui est ensuite comparé à une valeur de comparaison (SWD) correspondante et en ce qu'une mauvaise capacité de conversion du catalyseur (4) est reconnue lorsque le quotient de somme de gaz d'échappement (ASQS) est supérieur à la valeur de comparaison (SWD) correspondante. 6. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur de comparaison (SW, SWD) dépend de la vitesse de rotation et/ou de la charge du moteur à combustion interne (1) et/ou de la température du catalyseur (4). 7. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le rendement de catalyseur n'est déterminé que lorsque la valeur moyenne (ASM) du signal de mesure (AS) se trouve dans un domaine de valeurs fixable à l'avance. 8. Dispositif d'évaluation de la capacité de conversion d'un catalyseur (4) d'un moteur à combustion interne (1) dont l'injection (5) est commandée par un appareil de commande (6), tandis qu'il est prévu, disposé en aval du catalyseur (4), un capteur de gaz d'échappement (9) qui, à partir de la concentration d'oxygène dans les gaz d'échappement, produit un signal de mesure et envoie le signal de mesure à l'appareil de commande (6), caractérisé: en ce qu'à partir du signal de mesure, l'appareil de commande (6) établit une valeur moyenne (ASM) du signal de mesure pour une période de temps (T2 - Tl) fixable à l'avance, en ce que l'appareil de commande (6) détermine une valeur (DS) correspondant à la surface qui est délimitée par la valeur moyenne (ASM) et le signal de mesure (AS) et en ce que l'appareil de commande (6) compare la valeur (DS) à une valeur de comparaison (SW, SWD) et établit l'existence d'une faible capacité de conversion du catalyseur (4) lorsque la valeur (DS) est supérieure à la valeur de comparaison (SW, SWD). 9. Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que l'appareil de commande (6) forme la moyenne de la valeur (DS) correspondant à la surface, sur plusieurs périodes de temps (T2 - T1) fixables à l'avance, avant que l'appareil de commande (6) ne compare la surface (FS, ASQS), obtenue par formation de moyenne, avec une valeur de comparaison (SW, SWD). 10. Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que l'appareil de commande (6) ne calcule la valeur (DS) correspondant à la surface que lorsque la valeur moyenne (ASM) du signal de mesure (AS) ne s'écarte pas de plus qu'une valeur fixable à l'avance de la valeur moyenne évaluée en dernier lieu.