Brevet FR2763999A1 — publié le 19981204

L'invention concerne le diagnostic d'une sonde pour gaz d'échappement disposée derrière un pot catalytique dans la veine des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne. Des sondes pour gaz d'échappement disposées der- rière un pot catalytique servent essentiellement à deux fins: elles sont utilisées pour compléter la régulation lambda qui est essentiellement basée sur le signal d'une sonde pour gaz d'échappement disposée avant le pot catalytique. En outre el- les permettent une surveillance de la capacité de conversion du catalyseur. Les deux fonctions sont décrites dans le docu- ment DE OS 35 00 594. Il est apparu que les résultats de la sur- veillance du catalyseur étaient influencés par l'état du vieillissement de la sonde pour gaz d'échappement disposée derrière le pot catalytique. En présence de cet état de choses l'invention a pour objet de proposer un procédé d'établissement d'un diag- nostic de la sonde arrière pour les gaz d'échappement, par lequel on puisse identifier de façon fiable une sonde pour gaz d'échappement qui a vieilli. On résout ce problème grâce au fait que la vi- tesse de variation, avec laquelle le signal de ladite sonde pour gaz d'échappement réagit aux variations de la concentra- tion de l'un au moins des composants des gaz d'échappement, est utilisée comme critère de jugement. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - on utilise comme sonde pour gaz d'échappement une sonde sensible à la teneur en oxygène avec une caractéristique de Nernst, - on exploite des réactions des sondes pour gaz d'échappement aux variations de la teneur en oxygène dans les gaz d'échappement après le début d'une phase de fonctionnement en poussée avec débranchement de l'arrivée du carburant, - on exploite la pente du changement de niveau du signal de la sonde qui se produit dans le cas de sondes avec caracté- ristique de Nernst en fonctionnement de poussée, - on détecte la pente du signal de la sonde entre une valeur limite supérieure et une valeur limite inférieure, - on forme la pente comme le quotient de la différence des valeurs limites mentionnées par l'intervalle de temps qui est nécessaire pour le passage des valeurs limites, - on utilise des valeurs moyennes de pentes détectées de fa- çon répétée ou des temps de décroissance comme critères de jugement, dans l'intervalle de temps qui s'écoule entre le passage de la première valeur de réglage et le passage de la deuxième valeur de réglage * on balaie de façon répété les signaux de la sonde, * on forme de façon répétée les quotients des différences des signaux par l'intervalle de temps, et * on obtient comme critère de jugement une valeur de pente à partir de la quantité des quotients différentiels ainsi formés par évaluation statistique, - on utilise le minimum, le maximum de la valeur moyenne ou de la médiane des quotients différentiels comme critère de jugement. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé servant au diagnostic d'une sonde pour gaz d'échappement, disposée derrière un pot cata- lytique dans les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, avec des moyens pour commander l'arrivée du carbu- rant au moteur à combustion interne et avec des moyens pour détecter et exploiter la pente des signaux de la sonde en liaison avec une interruption ou un rétablissement de l'arri- vée du carburant, avec des moyens pour indiquer ou pour met- tre en mémoire un défaut de la sonde pour gaz d'échappement, les derniers moyens mentionnés indiquant ou mettant en mé- moire une pente trop plate comme défaut. La présente invention va être décrite ci-après plus en détail à partir de modes de réalisation, représentés sur les dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 montre en détail un schéma par blocs de l'envi- ronnement technique de l'invention, et - la figure 2 montre le déroulement des signaux de différen- tes sondes pour gaz d'échappement fortement vieillies, dis- posées derrière le pot catalytique. La référence 1 désigne à la figure 1 le moteur à combustion interne. La référence 2 représente son système de gaz d'échappement avec un catalyseur 3, une sonde pour gaz d'échappement 4, ou 5 disposée avant et une après le pot ca- talytique. Les signaux des deux sondes sont amenées à l'appa- reil de commande 6 qui forme à partir de ces signaux et d'autres signaux sur d'autres paramètres de fonctionnement du moteur tels que la charge et la vitesse de rotation des si- gnaux servant à commander par exemple la formation du mélange et de l'allumage du moteur. Une lampe de défauts 7 représente un moyen d'indiquer et/ou de mettre en mémoire des fonction- nements défectueux du moteur concernant les gaz d'échappement ou de l'un de ses composants ayant pour fonction d'épurer les gaz d'échappement. La sonde 4, disposée avant le pot cataly- tique, délivre une rapide information sur la composition de mélange air/carburant. Son signal est en conséquence habi- tuellement comparé à des fins de réglage à une valeur de con- signe. La sonde arrière 5 réagit en raison de son plus grand éloignement du moteur et du pot catalytique qui se trouve en- tre, aux variations du mélange, mais délivre une information plus précis. Son signal est en conséquence utilisé entre au- tres pour guider le réglage du mélange, par exemple en in- fluençant la valeur de consigne pour le signal de la sonde avant. Dans le cadre de la fonction de guidage, il s'établit quand le fonctionnement est réglé un niveau du signal de la sonde disposée derrière le pot catalytique d'environ 600 mv qui correspond à des gaz d'échappement facilement pauvre en oxygène par rapport à des conditions stoechiométriques. On a représenté ceci sur la moitié gauche de la figure 3. Après le passage en fonctionnement de poussée avec débranchement de l'amenée du carburant au moteur la proportion d'oxygène dans les gaz d'échappement s'élève obligatoirement. Avec un cer- tain retard TV qui est fonction du pouvoir du catalyseur d'emmagasiner de l'oxygène, la sonde située derrière le pot catalytique réagit aussi à l'augmentation de la teneur en oxygène avec un chute du niveau du signal de la sonde. On a représenté ceci sur la moitié droite de la figure 2 pour trois sondes différentes. Les gradins sur la ligne 3.4. mar- quent le début du fonctionnement en poussée avec débranche- ment de l'arrivée du carburant. A partir de cet instant il règne dans les gaz d'échappement avant le pot catalytique un excès d'oxygène. Cet excès d'oxygène peut d'abord être absor- bé encore par le catalyseur, de telle sorte que l'excès d'oxygène n'apparaît pas encore dans le signal de la sonde arrière pendant l'intervalle de temps deltatKat. La lon- gueur de cet intervalle de temps dépend du catalyseur et est en conséquence la même pour les trois sondes arrière diffé- rentes.Les réactions qui s'en suivent des sondes arrière à la croissance de la teneur en oxygène varient d'une sonde à l'autre. La chute très raide de la courbe 2.1 caractérise une sonde qui est à l'état neuf tandis que les déroulements plus plats des signaux 2.2 et 2.3 sont typiques pour des sondes qui ont déjà vieillies. Ce comportement différent des signaux peut con- duire à des conclusions erronées lors de la surveillance de la capacité de conversion des catalyseurs. La surveillance de la capacité de conversion des catalyseurs est basée sur la capacité d'un catalyseur suffisamment actif à recueillir et à délivrer de l'oxygène. La teneur en oxygène dans les gaz d'échappement avant le pot catalytique, teneur qui présente une oscillation périodique dictée par la régulation, donne la moyenne dans une certaine mesure par le catalyseur. En d'au- tres termes, en ce qui concerne la teneur en oxygène dans les gaz d'échappement un catalyseur capable de fonctionner pré- sente une caractéristique passe-bas. Derrière le catalyseur capable de fonctionner l'oscillation du réglage dans la te- neur en oxygène ne se montre plus que sous une forme forte- ment atténuée. Dans le cas d'une surveillance connue de la capacité de conversion on utilise avant et après le cataly- seur un quotient de l'amplitude des signaux des sondes pour gaz d'échappement comme mesure de l'atténuation des oscilla- tions de la teneur en oxygène dans les gaz d'échappement. Si ce quotient dépasse un seuil que l'on peut dé- finir au préalable, ceci indique que le catalyseur a une ca- pacité insuffisante à emmagasiner de l'oxygène qui provient de façon connue d'une capacité insuffisante de conversion. Dans ce cas il est apparu que quelques catalyseurs avaient été jugés à tort comme capables de fonctionner, bien qu'ils ne remplissaient plus de façon satisfaisante les prescrip- tions réglementaires. On peut expliquer ceci avec le comportement re- présenté des sondes pour gaz d'échappement vieillies, dispo- sées derrière le pot catalytique. L'inertie des sondes vieillies retarde le changement du niveau des signaux. De tels retards sont aussi provoqués par la capacité du cataly- seur à emmagasiner de l'oxygène. Ils sont d'autant plus grands que la capacité d'emmagasiner de l'oxygène est grande. L'accroissement de l'inertie du signal de la sonde qui va de pair avec le vieillissement, peut en conséquence se manifes- ter par une technique de mesure comme une capacité plus grande du catalyseur à emmagasiner de l'oxygène. Il peut en conséquence arriver que de mauvais catalyseurs soient consi- dérés comme encore bons, quand ils sont contrôlés avec des sondes qui ont vieillies. Selon l'invention on utilise en conséquence les différentes pentes ou les différentes vitesses de changement des signaux de la sonde pour effectuer un diagnostic de la sonde pour gaz d'échappement. Selon un premier exemple de réalisation de l'invention on prévoit l'évaluation du temps de décroissance des signaux des sondes arrière entre un seuil supérieur (SWO) et un seuil inférieur (SWU) de tension lors du fonctionnement en poussée. Comme on peut le voir à partir de la figure 2, ce temps qui est inversement proportionnel à la pente ou à la vitesse de variation, est pour la nouvelle sonde (signaux 2.2, 2.3) relativement petit et pour les au- tres sondes (signaux 2.2, 2.3) relativement grand. De façon correspondante une sonde pour gaz d'échappement d'après cet exemple de réalisation est considérée comme défectueuse, quand le temps de décroissance, mesuré, franchit une valeur de seuil prédéterminée. Ce procédé correspond de cette façon dans une certaine mesure à l'évaluation d'un quotient diffé- rentiel, formé comme temps de décroissance (SWO/SWU). La sécurité des prédictions obtenues par ce pro- cédé est augmentée de façon avantageuse par la répétition de la détection et la moyenne des pentes, la valeur moyenne de la pente ou le temps moyen de décroissance étant utilisé comme critère de jugement. Selon un deuxième exemple de réalisation, on pré- voit la formation d'une quantité plus grande de quotient dif- férentiels en liaison avec une évaluation statistique à la suite. La quantité plus grande provient du fait que par exem- ple dans la grille de temps des balayages des signaux des sondes on forme respectivement les différences de deux va- leurs consécutives de signaux de sondes et on les divise par l'écart dans le temps de leur détection. La période de ba- layage est habituellement de l'ordre de grandeur des millise- condes. A partir de la quantité ainsi formée, on détermine ensuite une grandeur caractéristique, par exemple le maximum, la valeur moyenne, ou la médiane des pentes des signaux des sondes et on les soumet à une comparaison avec une valeur de seuil comme critère de différenciation. Dans ce cas on doit mesurer la valeur de seuil de telle sorte que les valeurs des pentes de sondes qui sont encore bonnes se trouvent au dessus de la valeur de seuil. La quantité des quotients différen- tiels est de façon avantageuse formée dans la zone du change- ment de niveau du signal de la sonde, c'est à dire entre une valeur limite supérieure et une valeur limite inférieure. En variante à l'évaluation de la chute de niveau du signal de la sonde au début d'une phase de fonctionnement en poussée, avec débranchement de l'arrivée du carburant, on peut aussi ex- ploiter la croissance du niveau des signaux des sondes lors du rétablissement de l'arrivée du carburant. Il est aussi es- sentiel ici de pouvoir utiliser comme critère de défaut un déroulement trop plat du changement de niveau du signal de la sonde. La survenance d'un défaut peut par exemple être signalée par le branchement de la lampe de défaut 7. Les avantages du premier exemple de réalisation résident dans la réalisation plus simple du point de vue de la technique de programmation. Comme avantage du deuxième exemple de réalisation on a un meilleur pouvoir séparateur,5 c'est à dire que l'on peut différencier.d'une manière encore plus fiable des sondes bonnes de sondes mauvaises avec le deuxième procédé. R E V E N D I C A T IONS 1 ) Procédé pour établir un diagnostic au sujet d'une sonde pour gaz d'échappement qui est disposée dans les gaz d'échap- pement d'un moteur à combustion interne derrière un pot cata- lytique, et qui est sensible à au moins un composant des gaz d'échappement, caractérisés en ce que la vitesse de variation, avec laquelle le signal de ladite sonde pour gaz d'échappement réagit aux variations de la con- centration de l'un au moins des composants des gaz d'échappe- ment, est utilisée comme critère de jugement. 2 )Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on utilise comme sonde pour gaz d'échappement une sonde sen- sible à la teneur en oxygène avec une caractéristique de Nernst. 3 ) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu' on exploite des réactions des sondes pour gaz d'échappement aux variations de la teneur en oxygène dans les gaz d'échap- pement après le début d'une phase de fonctionnement en pous- sée avec débranchement de l'arrivée du carburant. 4 ) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu' on exploite la pente du changement de niveau du signal de la sonde qui se produit dans le cas de sondes avec caractéristi- que de Nernst en fonctionnement de poussée ) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu' on détecte la pente du signal de la sonde entre une valeur limite supérieure et une valeur limite inférieure. 6 ) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu' on forme la pente comme le quotient de la différence des va- leurs limites mentionnées par l'intervalle de temps qui est nécessaire pour le passage des valeurs limites. 70) Procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu' on utilise des valeurs moyennes de pentes détectées de façon répétée ou des temps de décroissance comme critères de juge- ment. 8 ) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que dans l'intervalle de temps qui s'écoule entre le passage de la première valeur de réglage et le passage de la deuxième valeur de réglage * on balaie de façon répété les signaux de la sonde, * on forme de façon répétée les quotients des différences des signaux par l'intervalle de temps, et * on obtient comme critère de jugement une valeur de pente à partir de la quantité des quotients différentiels ainsi formés par évaluation statistique. 9 ) Procédé selon la revendication 8, caractérisé par l'utilisation du minimum, du maximum, de la valeur moyenne ou de la médiane des quotients différentiels comme critère de jugement. ) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé, selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, servant au diag- nostic d'une sonde pour gaz d'échappement, disposée derrière un pot catalytique dans les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, avec des moyens pour commander l'arrivée du carburant au moteur à combustion interne et avec des moyens pour détecter et exploiter la pente des signaux de la sonde en liaison avec une interruption ou un rétablissement de l'arrivée du carburant, avec des moyens pour indiquer ou pour mettre en mémoire un défaut de la sonde pour gaz d'échappement, les derniers moyens mentionnés indiquant ou mettant en mémoire une pente trop plate comme défaut.