Brevet FR2799236A1 — publié le 20010406

I Etat de la technique. La présente invention concerne un procédé pour déterminer la cause de défauts dans la formation du mélange carburant/air d'un moteur à combustion interne. Les procédés de diagnostic connus prévoient un contrôle des différents capteurs ou actionneurs ou de leur chaîne de fonctionnement. Le document DE 36 24 441 décrit un procédé de diagnostic d'une soupape de ventilation de réser- voir selon lequel, en même temps que l'on ouvre la soupape de ventilation, on ferme un actionneur de ralenti, en opposition de phase. Lorsque le fonctionnement est correct, l'effet de la commande des deux actionneurs doit se compenser. Pour diagnostiquer la réinjection des gaz d'échappement, il est connu de mesurer l'élévation de tempé- rature dans la tubulure d'aspiration en cas de réinjection active des gaz d'échappement. Selon le mémento de technologie automobile, 22rme édition (version allemande), page 481, on connaît un procédé de diagnostic intégré des appareils de commande du mo:eur. Selon le procédé, entre autres en cas de défaillance du cap- teur de charge (masse d'air, quantité d'air, pression dans la tubulure d'aspiration) on forme un signal de remplacement en utilisant la vitesse de rotation et l'angle du volet d'étranglement. La présente invention a pour but de perfectionner le diagnostic propre des systèmes de commande de moteurs, en particulier des moteurs à combustion interne à réinjection variable des gaz d'échappement. A cet effet, l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé par les étapes suivantes: - saisie de différents paramètres de fonctionnement du mo- teur à combustion interne, - formation d'au moins trois signaux de charge qui représen- tent chacun la quantité d'air alimentant le moteur à com- bustion interne, sur la base de paramètres de fonctionnement différents au moins en partie, - formation de différentes paires de chaque fois deux si- gnaux de charge, - constatation des déviations de chaque fois deux signaux de charge d'une paire pour différentes paires, - association des différentes causes aux différentes combi- naisons de paires dans lesquelles on a constaté des dévia- tions. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le paramètre de fonctionnement correspond à au moins trois des grandeurs suivantes: - signal d'un débitmètre massique d'air, - signal d'un générateur de vitesse de rotation, - signal d'un capteur de pression dans la tubulure d'aspiration, - signal d'une sonde de gaz d'échappement, - signal d'un capteur de pression de carburant. Suivant une autre caractéristique avantageuse: - on forme un premier signal de charge sur la base du signal d'un débitmètre massique d'air, - on forme un second signal de charge sur la base d'un géné- rateur de pression de tubulure d'aspiration et d'un géné- rateur de vitesse de rotation, et - on forme un troisième signal de charge sur la base de la durée d'injection, du signal d'un capteur de pression de carburant et du signal d'une sonde de gaz d'échappement. Il est également intéressant que, comme différen- tes paires de chaque fois deux signaux de charge, de former une première paire avec le premier et le second signal de charge une seconde paire avec le premier et le troisième si- gnal de charge, une troisième paire à partir du second et troisième signal de charge. Suivant une autre caractéristique avantageuse, les déviations dans chaque paire d'une combinaison de la pre- mière, de la seconde et de la troisième paire, désignent comme cause de défaut une soupape de ventilation de réservoir défectueuse. Suivant une autre caractéristique avantageuse, en cas de déviation dans la première et la troisième paire d'une combinaison comprenant une première, une seconde, une troi- sième paire, on désigne comme défaut un signal de pression dans la tubulure d'aspiration défectueux, ou un clapet de re- tour de gaz défectueux, ou un filtre à air encrassé. Suivant une autre caractéristique avantageuse, en cas de déviation dans la première et la seconde paire d'une combinaison formée d'une première, d'une seconde et d'une troisième paire, on désigne comme défaut un débitmètre massi- que d'air défectueux, ou une fuite dans le module de la tubu- lure d'aspiration. Suivant une autre caractéristique avantageuse, en cas de déviation dans la seconde et la troisième paire d'une combinaison formée d'une première, d'une seconde et d'une troisième paire, on désigne comme défaut un capteur de pres- sion de carburant défectueux. Pour distinguer entre un capteur de pression de tubulure d'aspiration défectueux, et une soupape de réinjec- tion de gaz d'échappement défectueuse, ou un filtre à air en- crassé, on peut effectuer les opérations suivantes: - en complément on mémorise une première valeur de la pres- sion dans la tubulure d'aspiration pendant le fonctionne- ment du moteur à combustion interne, - on saisit une seconde valeur de la pression dans la tubu- lure d'aspiration à l'arrêt du moteur à combustion interne et on compare à la première valeur, - en cas d'identité des deux valeurs de pression dans la tu- bulure d'aspiration, on signale un défaut du capteur de pression de la tubulure d'aspiration, - en cas de dépassement de la première valeur par la seconde valeur, on signale l'encrassage du filtre à air, et - en cas de dépassement vers le bas de la première valeur par la seconde valeur, on signale comme défectueuse la soupape de réinjection des gaz d'échappement. Avantages de l'invention. Le procédé selon l'invention permet de distinguer les défauts des éléments suivants: - débitmètre massique d'air, - capteur de pression dans la tubulure d'aspiration, - soupape de réinjection des gaz d'échappement, ventilation des réservoirs, - capteur de pression de carburant, détection de l'air de fuite dans la tubulure d'aspiration ou dans un filtre à air encrassé. Il est particulièrement avantageux de pouvoir dé- terminer, avec des fonctions relativement simples, l'origine d'un mélange défectueux. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans les- quels: - la figure 1 montre l'environnement technique de l'invention, - la figure 2 représente un ordinogramme d'un exemple de réalisation du procédé de l'invention. Selon la figure 1, la référence 1 désigne un mo- teur à combustion interne, la référence 2 la tubulure des gaz d'échappement, la référence 3 une sonde de gaz d'échappement, la référence 4 une tubulure d'aspiration, la référence 5 un capteur de pression de tubulure d'aspiration, la référence 6 un volet d'étranglement réglable électriquement, la référence 7 un débitmètre massique d'air, la référence 8 une soupape de ventilation de réservoir, la référence 9 un réservoir de charbon actif, la référence 10 un réservoir de carburant, la référence 11 une soupape de réinjection des gaz d'échap- pement, la référence 12 un capteur de vitesse de rotation, la référence 13 un injecteur de carburant, la référence 14 un module de pédale d'accélérateur, la référence 17 un capteur de pression de carburant et la référence 15 un appareil de commande. La référence 16 désigne des moyens pour afficher et/ou mémoriser des résultats des diagnostics par exemple un voyant de défaut ou une cellule de mémoire pour mémoriser un code d'erreur, détaillé. Le débitmètre massique d'air, par exemple un dé- bitmètre massique d'air à film chaud hfm, mesure directement la masse d'air ml traversant la tubulure d'aspiration. Pour cela, on multiplie le débitmètre massique d'air en moyenne dml/dt dans la tubulure d'aspiration avec la durée d'aspiration. A l'état stationnaire, le résultat correspond directement à la charge d'air du cylindre aspirant dans la mesure o il n'y a pas d'autre arrivée entre le débitmètre massique d'air et le cylindre. D'autres arrivées correspon- dent par exemple à une soupape de ventilation de réservoir et/ou à une soupape de réinjection des gaz d'échappement et/ou à une fuite éventuelle dans la tubulure d'aspiration. Le signal obtenu à partir du signal du débitmètre massique d'air à film chaud est appelé ci-après signal rl-hfm. Le capteur de pression dans la tubulure d'aspi- ration mesure la pression totale p-asp du gaz dans la tubu- lure d'aspiration. Entre p-asp et la charge de gaz du cylin- dre il y a une relation linéaire. La teneur en air frais correspondant au dosage de carburant dans cette charge de gaz dépend en particulier des arrivées de gaz d'échappement par la réinjection des gaz d'échappement. Le signal de charge ob- tenu à partir du signal d'un capteur de pression dans la tu- bulure d'aspiration est appelé ci-après signal rl-ps. La charge d'air peut également se définir en pro- cédant de manière inverse à partir de la masse de carburant injecté rk et d'un signal X concernant la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement. La masse de carburant rk dépend de la géométrie de l'injecteur, de la pression de carburant et du temps d'ouverture de l'injecteur. La géométrie (par exemple la sec- tion de passage à l'état ouvert) est fixée par construction. Le temps d'ouverture de l'injecteur est défini dans l'appareil de commande et la pression du carburant est une grandeur de mesure. La concentration d'oxygène dans les gaz d'échappement correspondant à la valeur de mesure B, définit le coefficient de proportionnalité entre la charge d'air rl du cylindre et la masse de carburant rk ainsi mesurée pour ce cylindre. Pour x = 1, le coefficient de proportionnalité est égal de manière connue à 14,7 (rl = 14,7*rk). Le signal de carburant calculé à partir de la masse de carburant est appe- lé ci-après signal rl-rk. Dans un exemple de réalisation préférentiel de l'invention représenté à la figure 2, on forme les trois si- gnaux de charge L1 = rl-hfm, L2 = rl-ps, L3 = rl-rk (étape 2.1). Pour former ces signaux, il faut les paramètres de fonctionnement saisis précédemment et qui sont au moins en partie différents: le signal du débitmètre massique d'air n'est pas utilisé pour former rl-ps ou rl-rk. Le signal du capteur de pression de la tubulure d'aspiration n'est pas utilisé pour former rl-hfm ou rl-rk. La masse de carburant n'est pas utilisée pour former rl-hfm, rl-ps. Selon l'invention, on compare chaque fois par paire les trois signaux de charge dans l'étape 2.2. Les pai- res dont on a constaté des différences sont combinées dans l'étape 2.3. Les combinaisons différentes de déviations sont associées à des causes différentes de déviations. On peut distinguer les combinaisons suivantes: 1. rl-hfm É rl-ps et rl-hfm ó rl-rk et rl-ps t rl-rk. Cette combinaison, qui existe en cas de réponse positive à l'étape 2.4, est attribuée dans l'étape 2.5 à une soupape de ventilation de réservoir défectueuse (TEV) comme cause des déviations. Une soupape de ventilation de réservoir, défec- tueuse, est traversée par rl-rk rl-hfm, il en résulte rl-rk capteur de pression dans la tubulure d'aspiration ou la sou- pape de réinjection des gaz d'échappement (soupape AGR) est défectueux (voir à cet effet les étapes 2.6 et 2.7). En cas de concordance de rl-hfm et de la charge d'air rl-rk calculée en retour à partir de la masse de carbu- rant rk, on peut estimer que toute la chaîne de calcul et les signaux correspondants sont en ordre. Une déviation de rl-ps peut alors être causée par un capteur de pression de tubulure d'aspiration, défectueux, ou une pression de tubulure d'aspiration, effectivement aug- mentée par du gaz inerte. Une augmentation de pression par du gaz inerte se produit de manière caractéristique en cas de défaut de soupa- pes de réinjection des gaz d'échappement, ouvertes. Cela se traduit par une diminution de la quantité d'air aspiré qui est enregistrée par hfm. La teneur en air frais dans la charge de gaz du cylindre varie comme la quantité d'air aspi- ré enregistrée par hfm de sorte que le dosage de carburant correspondant au signal hfm suit la variation de la quantité d'air. La soupape de réinjection des gaz d'échappement, dé- lO fectueuse, ouverte, produit une teneur plus importante en gaz inerte dans la charge des cylindres de sorte que le coeffi- cient x ne change pas, si bien qu'en définitive rl-rk et rl- hfm se correspondent. Pour distinguer entre une soupape de réinjection de gaz d'échappement, ouverte et défectueuse, et un capteur de pression de tubulure d'aspiration défectueux, on mémorise le signal du capteur de pression de tubulure d'aspiration pendant le fonctionnement du moteur dans l'étape 2.10 (ps 1). Lors de l'arrêt consécutif du moteur, on mesure la pression dans la tubulure d'aspiration ps 2 en asservissant l'appareil de commande pour la vitesse de rotation n = 0 dans l'étape 2.11 et on mémorise. Ps 2 correspond ainsi à la pression am- biante. Si l'on a ps 2 = ps 1, le capteur de pression dans la tubulure d'aspiration est considéré comme défectueux (voir étape 2.13). Si ps 2 est inférieur à ps 1, la soupape de ré- injection des gaz d'échappement est ouverte de façon défec- tueuse (comparer les étapes 2.14 et 2.15). Si ps 2 est supérieur à ps 1, le filtre d'air est considéré comme encras- sé (pourquoi ?). Cette situation est constatée dans les éta- pes 2.16 et 2.17. 3. Pour rl-hfm ó rl-ps, rl-hfm ó rl-rk, rl-ps = rl-rk, le si- gnal du débitmètre massique d'air est perturbé (étapes 2.8 et 2.9). Si la masse de carburant rk est déduite d'un signal rl- hfm défectueux, il n'y aura pas la valeur k prévue. De la même manière, à partir de la valeur X réelle, mesurée, et de la masse de carburant, on peut calculer la valeur correcte pour rl-rk de la masse d'air; rl-rk ne correspondra pas à la valeur rl-hfm entachée de défaut. La concordance entre rl-rk et rl-ps conduit alors finalement à un signal hfm, défec- tueux, comme cause de déviation. Un signal hfm défectueux peut être provoqué par un défaut hfm ou par une fuite d'air frais dar.s la tubulure d'aspiration, c'est-à-dire en aval de hfm. Les deux possibilités de défaut peuvent se dis- tinguer en effectuant un contrôle supplémentaire. Pour cela, dans l'étape 2.18, on enregistre une valeur prévisible ou va- leur limite EW de la pression dans la tubulure d'aspiration à partir d'un champ de caractéristiques. Une fuite se traduit par une pression dans la tubulure d'aspiration située au- dessus d'une valeur prévisible EW dépendante de l'angle d'ouverture aDK de la position du volet d'étranglement e. de la vitesse de rotation n. En cas de fuite, l'interrogation 2.19 reçoit une réponse positive ce qui aboutit à la consta- tation d'une fuite dans l'étape 2.20. Au cas contraire, dans l'étape 2.21, on conclut que le débitmètre massique d'air est défectueux. Tous les défauts constatés peuvent être mémorisés dans l'appareil de commande et/ou être affichés pour e con- ducteur par l'intermédiaire d'un voyant lumineux. R E V E N D I C A T I ON S 1 ) Procédé pour déterminer la cause de défaut dans la forma- tion du mélange carburant/air d'un moteur à combustion in- terne, caractérisé par les étapes suivantes: - saisie de différents paramètres de fonctionnement du mo- teur à combustion interne, - formation d'au moins trois signaux de charge qui représen- tent chacun la quantité d'air alimentant le moteur à com- bustion interne, sur la base de paramètres de fonctionnement différents au moins en partie, - formation de différentes paires de chaque fois deux si- gnaux de charge, - constatation des déviations de chaque fois deux signaux de charge d'une paire pour différentes paires, - association des différentes causes aux différentes combi- naisons de paires dans lesquelles on a constaté des dévia- tions. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le paramètre de fonctionnement correspond à au moins trois des grandeurs suivantes: - signal d'un débitmètre massique d'air, - signal d'un générateur de vitesse de rotation, - signal d'un capteur de pression dans la tubulure d'aspiration, - signal d'une sonde de gaz d'échappement, - signal d'un capteur de pression de carburant. 3 ) Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu' - on forme un premier signal de charge (rl-hfm) sur la base du signal d'un débitmètre massique d'air, - on forme un second signal de charge (rl-ps) sur la base d'un générateur de pression de tubulure d'aspiration et d'un générateur de vitesse de rotation, et - on forme un troisième signal de charge (rl-rk) sur la base de la durée d'injection, du signal d'un capteur de pres- sion de carburant et du signal d'une sonde de gaz d'échappement. 4 ) Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que comme différentes paires de chaque fois deux signaux de charge on forme: - une première paire avec le premier et le second signal de charge, - une seconde paire avec le premier et le troisième signal de charge, - une troisième paire à partir du second et troisième signal de charge. ) Procédé selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que les déviations dans chaque paire d'une combinaison de la pre- mière, de la seconde et de la troisième paire, désignent comme cause de défaut une soupape de ventilation de réservoir défectueuse. 6 ) Procédé selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu' en cas de déviation dans la première et la troisième paire d'une combinaison comprenant une première, une seconde, une troisième paire, on désigne comme défaut un signal de pres- sion dans la tubulure d'aspiration défectueux, ou un clapet de retour de gaz défectueux, ou un filtre à air encrassé. 7 ) Procédé selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu' en cas de déviation dans la première et la seconde paire d'une combinaison formée d'une première, d'une seconde et d'une troisième paire, on désigne comme défaut un débitmètre massique d'air défectueux, ou une fuite dans le module de la tubulure d'aspiration. Il 8 ) Procédé selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu' en cas de déviation dans la seconde et la troisième paire d'une combinaison formée d'une première, d'une seconde et d'une troisième paire, on désigne comme défaut un capteur de pression de carburant défectueux. 9 ) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu' - en complément on mémorise une première valeur de la pres- sion dans la tubulure d'aspiration pendant le fonctionne- ment du moteur à combustion interne, - on saisit une seconde valeur de la pression dans la tubu- lure d'aspiration à l'arrêt du moteur à combustion interne et on compare à la première valeur, - en cas d'identité des deux valeurs de pression dans la tu- bulure d'aspiration, on signale un défaut du capteur de pression de la tubulure d'aspiration, - en cas de dépassement de la première valeur par la seconde valeur, on signale l'encrassage du filtre à air, et - en cas de dépassement vers le bas de la première valeur par la seconde valeur, on signale comme défectueuse la soupape de réinjection des gaz d'échappement.