Brevet FR2818311A1 — publié le 20020621

L'invention concerne un procédé de diagnostic d'un capteur de NOx dans le trajet d'échappement d'un moteur à combustion interne. Pour l'épuration des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, un catalyseur est disposé dans le trajet d'échappement du moteur. Dans le cas des moteurs à combustion interne dans lesquels le carburant est injecté directement dans la chambre de combustion (moteurs à combustion interne HPDI), la consommation de carburant peut être réduite par la combustion d'un mélange air/carburant pauvre, c'est-à-dire un mélange avec un excès d'air ou un X > 1. Il se forme, dans ce cas, des composés NOx en concentration élevée. Pour l'épuration des gaz d'échappement, le catalyseur est conçu en tant que catalyseur accumulateur de NOx. Le catalyseur accumulateur de NOx accumule les composés NOx qui sont formés au cours de la combustion. Ainsi, on empêche que des composés NOx soient envoyés dans l'environnement. Comme le catalyseur ne présente qu'une capacité d'accumulation limitée, il est prévu, au cours du fonctionnement du moteur, des phases de régénération pendant lesquelles le moteur fonctionne avec 1 moteur modifie alors l'état du moteur en faisant passer son fonctionnement de '). > 1àX En dehors de la phase de régénération, le moteur à combustion interne HPDI fonctionne également avec " Dans des conditions déterminées, on fait fonctionner le moteur à combustion interne HPDI avec " = 1. Cela est par exemple le cas lorsque le couple à développer par le moteur dépasse un seuil intermédiaire déterminé mais se trouve encore en dessous du seuil maximal ou lorsque la température du catalyseur est si élevée que la capacité d'accumulation du catalyseur disparaît, mais n'est pas suffisamment élevée pour que le catalyseur puisse être détruit. Les moteurs à combustion interne dans lesquels le carburant n'est pas injecté directement dans la chambre de combustion, mais au contraire dans un tuyau d'admission (moteurs à combustion interne Pl), fonctionnent habituellement avec Îv = 1. Pour l'épuration des gaz d'échappement, on utilise en règle générale un catalyseur trifonctionnel. Pour que l'effet épurateur du catalyseur trifonctionnel soit optimal, on fait varier la valeur X des gaz d'échappement non traités de manière cyclique autour de Îv = 1. Pour vérifier la composition des gaz d'échappement, on peut disposer, en aval du catalyseur trifonctionnel, un capteur de NOx. Dans certaines conditions, on fait fonctionner le moteur à combustion interne PI avec Îv Dans DE 198 28 929 AI, on décrit un procédé de vérification du comportement dynamique d'un capteur de NOx dans le trajet d'échappement d'un moteur à combustion interne. On y met à profit entre autres, la sensibilité transversale à NH3 du capteur de NOx et le fait que, dans le cas d'un moteur HPDI à la fin de la phase de régénération, NH3 est produit dans le catalyseur. Un comportement dynamique défectueux du capteur de NOx est diagnostiqué lorsque la modification du signal du capteur de NOx à la fin de la phase de régénération ne présente pas un flanc à pente assez raide. Comme NH3 est produit dans le catalyseur et n'est pas introduit en tant que partie des gaz d'échappement non traités dans le catalyseur, la modification du signal de NH3 ne subit pas d'amortissement par le catalyseur, de sorte que la modification de concentration de NH3 est bien détectable pour un capteur de NOx en bon état de fonctionnement. Ce procédé n'est cependant utilisable que dans le cas des moteurs à combustion interne HPDI car, pour d'autres moteurs à combustion interne, il n'est prévu aucune phase de régénération à la fin de laquelle NH3 se forme dans le catalyseur. Le but de la présente invention est de proposer un procédé de diagnostic d'un capteur de NOx dans le trajet d'échappement d'un moteur à combustion interne, qui soit utilisable aussi bien pour les moteurs à combustion interne HPDI que pour les moteurs à combustion interne PI. L'invention repose sur la constatation qu'aussi bien pour les moteurs à combustion interne HPDI que pour les moteurs à combustion interne PI fonctionnant avec Îv cas d'un fonctionnement avec X = 1, NH3 et les NOx ne se forment pas ou ne se forment qu'en quantités insignifiantes. Le problème est résolu au moyen d'un procédé de diagnostic d'un capteur de NOx dans le trajet d'échappement d'un moteur à combustion interne présentant les caractéristiques suivantes : le capteur de NOx présente une sensibilité transversale vis-à-vis de NH3 et est disposé en aval d'un catalyseur. Le catalyseur est tel qu'il produit davantage de NH3, lorsque le moteur fonctionne avec 1 Un fonctionnement défectueux du capteur de NOx est diagnostiqué lorsque la modification du signal du capteur de NOx au début de la deuxième période, ne présente pas un flanc à pente assez raide et/ou que la grandeur maximale atteinte du signal du capteur de NOx au cours de la deuxième période est trop faible. On fait habituellement fonctionner un moteur à combustion interne PI associé à un catalyseur trifonctionnel avec X = 1. Dans ce cas, il ne se forme pas de NH3, ou seulement une quantité de NH3 négligeable, dans le catalyseur trifonctionnel. Dans le fonctionnement avec X suffisamment rapidement à la modification de la concentration de NH3 en aval du catalyseur, modification qui doit avoir lieu lors du passage du fonctionnement avec X = 1 au fonctionnement avec ^ Un avantage de l'invention réside dans le fait que le procédé est appliqué au cours du fonctionnement du moteur à combustion interne. Aucune intervention n'est nécessaire dans le fonctionnement du moteur à combustion interne pour effectuer le diagnostic. En conséquence, le diagnostic n'a pas non plus d'influence sur les émissions des gaz d'échappement ou la consommation de carburant. Le passage de X = 1 à^, Le procédé peut aussi être utilisé pour un moteur à combustion interne HPDI. Un moteur à combustion interne HPDI fonctionne avec X > 1, lorsqu'il peut développer le couple en charge nécessaire, et que le catalyseur accumulateur de NOx présente une capacité d'accumulation de NOx suffisante. La capacité d'accumulation de NOx du catalyseur dépend de la température. Si la température se trouve à l'extérieur d'une plage favorable à la capacité d'accumulation, le moteur HPDI est passé en fonctionnement avec X = 1 et le catalyseur accumulateur de NOx fonctionne en catalyseur trifonctionnel. Si la température du catalyseur dépasse une valeur maximale, la protection contre les surchauffes du catalyseur est activée comme dans le cas d'un moteur à combustion interne Pi. Cela a pour conséquence que l'on fait fonctionner le moteur à combustion interne avec ^' 1 ne peut pas être développé mais dépasse au contraire un seuil intermédiaire ou un seuil maximal. Il arrive donc toujours, au cours du fonctionnement d'un moteur à combustion interne HPDI, en raison du mode de conduite du conducteur et du trajet à parcourir, que le moteur HPDI fonctionne dans une première période avec X = 1 et dans une deuxième période, qui lui fait suite, avec À. Comme NH3 se forme dans le catalyseur et ne constitue pas une partie des gaz d'échappement non traités qui entrent dans le catalyseur, la modification du signal de NH3 ne subit pas d'amortissement par le catalyseur, de sorte que la modification de la concentration de NH3 est bien détectable pour un capteur de NOx en bon état de fonctionnement. Selon d'autres caractéristiques intéressantes du procédé de l'invention : un dispositif de commande de moteur détermine, en fonction de la valeur d'au moins une variable de système, le mode de fonctionnement du moteur ; on fait fonctionner le moteur à combustion interne avec Â. 1 lorsque le dispositif de commande de moteur constate, d'après la valeur d'au moins la première variable de système, que le couple à développer par le moteur à combustion interne se trouve en dessous d'un seuil intermédiaire, et lorsque le dispositif de commande de moteur constate, d'après la valeur d'au moins la deuxième variable de système, que le catalyseur présente une capacité d'accumulation de NOx suffisante, et on fait fonctionner le moteur avec X = 1 a) lorsque le dispositif de commande de moteur constate, d'après la valeur d'au moins la première variable de système, que le couple à développer par le moteur à combustion interne se trouve entre le seuil intermédiaire et en dessous du seuil maximal et constate, d'après la valeur d'au moins la deuxième variable de système que la température du catalyseur ne se trouve pas au-dessus de la température maximale ou en dessous de la température minimale, ou b) lorsque le dispositif de commande de moteur constate, d'après la valeur d'au moins la deuxième variable de système, que la température du catalyseur se trouve entre une température intermédiaire supérieure, qui est inférieure à la température maximale, et la température maximale ou entre une température intermédiaire inférieure, qui est supérieure à la température minimale, et la température minimale, et constate d'après la valeur d'au moins la première variable de système, que le couple à développer par le moteur à combustion interne ne dépasse pas le seuil maximal ; le catalyseur est conçu en catalyseur trifonctionnel, et on fait fonctionner le moteur à combustion interne avec Â. = 1 lorsque le dispositif de commande de moteur constate, d'après la valeur d'au moins la première variable de système, que le couple à développer par le moteur à combustion interne se trouve en dessous du seuil maximal et, d'après la valeur d'au moins la deuxième variable de système, que la température du catalyseur n'est pas supérieure à la température maximale ou inférieure à la température minimale. Une première variable du système est, par exemple, le degré avec lequel la pédale d'accélérateur est actionnée par le conducteur. Lorsqu'un degré maximal est dépassé, le dispositif de commande de moteur constate que le couple à développer par le moteur se trouve au-dessus du seuil maximal et provoque l'augmentation de la proportion de carburant dans le mélange air/carburant, c'est-à-dire que le moteur est amené à fonctionner avec . De préférence, il est prévu une deuxième variable de système afin que le dispositif de commande de moteur puisse constater à quel moment le catalyseur doit être protégé contre une surchauffe. La deuxième variable de système est, par exemple, la température dans le catalyseur. Si une température maximale prédéterminée est dépassée, le dispositif de commande de moteur constate qu'il y a un risque que le catalyseur puisse être détruit par la surchauffe et fait en sorte que le moteur fonctionne avec X S'il s'agit d'un moteur HPDI, le dispositif de commande de moteur peut vérifier, au moyen de la deuxième variable de système, si le catalyseur présente ou non une capacité d'accumulation de NOx suffisante. Si une température intermédiaire supérieure prédéterminée, qui est inférieure à la température maximale, est dépassée vers le haut ou si une température intermédiaire inférieure prédéterminée, qui est supérieure à la température minimale, est dépassée vers le bas, le dispositif de commande de moteur constate que le catalyseur ne présente pas une capacité d'accumulation suffisante. Dans ce cas, le dispositif de commande de moteur fait fonctionner le moteur avec . = 1, dans la mesure où il n'existe pas de demande d'un fonctionnement avec . La température du catalyseur peut être déterminée au moyen d'un capteur de température, qui est disposé dans le ou en amont du catalyseur. En variante, la température peut être déterminée par le calcul d'après un modèle de température. Un exemple d'exécution de l'invention est expliqué ci-après d'une manière plus détaillée à l'aide des figures : la Figure 1 représente schématiquement un moteur à combustion interne, un trajet d'échappement, un catalyseur, un dispositif de commande de moteur, une pédale d'accélérateur, un capteur de température, une unité d'analyse et un capteur de NOx ; la Figure 2 représente la variation au cours du temps d'un signal d'un premier capteur de NOx, d'un signal d'un deuxième capteur de NOx et de la concentration de NH3dans les gaz en aval du catalyseur. Dans l'exemple d'exécution, on a prévu un moteur à combustion interne 1 avec une chambre de combustion et un trajet d'échappement 2 qui lui fait suite. Dans le trajet d'échappement, est disposé un catalyseur 3 (voir Figure 1). Dans le cas d'un moteur à combustion interne HPDI, le catalyseur 3 est conçu en tant que catalyseur accumulateur de NOx. Dans le cas d'un moteur à combustion interne Pl, le catalyseur 3 est conçu en catalyseur trifonctionnel. En aval du catalyseur 3 est disposé un capteur de NOx 4. Le capteur de NOx 4 présente une sensibilité transversale vis-à-vis de NH3. Il est prévu un dispositif de commande de moteur 5 qui détermine et analyse la position d'une pédale d'accélérateur 6 et la température du catalyseur 3 à l'aide d'un capteur de température 7. Le capteur de température 7 peut également ne pas être nécessaire si la température du catalyseur 3 peut être déterminée avec suffisamment de précision par d'autres méthodes, par exemple avec un modèle de température. Le dispositif de commande 5 est relié au moteur à combustion interne 1 pour commander la composition du mélange air/carburant dans sa chambre de combustion, c'est-à-dire pour déterminer la valeur de À. Le dispositif de commande 5 et le capteur de NOx 4 sont reliés à une unité d'analyse 8. Dans le cas d'un moteur à combustion interne HPDI, le capteur de NOx 4 est en outre relié au dispositif de commande 5. L'unité d'analyse 8 peut être intégrée dans le dispositif de commande 5. Le dispositif de commande 5 d'un moteur à combustion interne HPDI fait fonctionner celui-ci avec un régime À > 1, lorsque le couple à développer et la température du catalyseur 3 ne sont pas trop élevés. En outre, les signaux correspondants et les grandeurs de système, comme par exemple la position de la pédale d'accélérateur 6 ou la concentration de NOx en aval du catalyseur 3, sont analysés par le dispositif de commande 5. Si le signal du capteur de NOx 4 augmente pendant ce fonctionnement au-dessus d'une valeur minimale, le dispositif de commande 5 fait fonctionner le moteur avec X S'il est demandé au moteur à combustion interne 1 la production d'un couple qui ne peut pas être développé en fonctionnement avec ^ > 1, le dispositif de commande 5 fait passer le moteur à combustion interne 1 dans le fonctionnement avec X = 1 ou dans le fonctionnement avec 1 Le conducteur demande un couple au moyen de la pédale d'accélérateur 6. Du fait de cette demande de couple, le dispositif de commande 5 fait fonctionner le moteur à combustion interne 1 au cours d'une première période de t = 0 à t = t1 avec ^ = 1. A l'instant t = t1, le conducteur augmente la valeur du couple demandé en modifiant la position de la pédale d'accélérateur 6. De ce fiat, le dispositif de commande 5 fait passer le moteur à combustion interne 1 en fonctionnement avec . Le signal 41 d'un premier capteur de NOx en bon état de fonctionnement augmente en conséquence à partir de t = t1, avec une forte pente, et reste ensuite à une valeur maximale. En comparaison, un signal 42 d'un deuxième capteur de NOx défectueux augmente nettement plus lentement et présente une valeur maximale plus faible que le signal 41 du premier capteur de NOx. Au moyen du gradient du signal du capteur de NOx 4 et/ou au moyen de sa valeur maximale à l'intérieur de la deuxième période, on peut ensuite déterminer si le capteur de NOx 4 est en bon état de fonctionnement ou est défectueux. REVENDICATIONS 1. Procédé de diagnostic d'un capteur de NOx dans le trajet d'échappement d'un moteur à combustion interne caractérisé en ce que : - le capteur de NOx (4) présente une sensibilité transversale vis-à-vis de NH3, - le capteur de NOx (4) est disposé en aval d'un catalyseur (3), - le catalyseur (3) produit plus de NH3 lorsque le moteur à combustion interne (1) fonctionne avec X moteur à combustion interne (1) fonctionne avec Â. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un dispositif de commande de moteur (5) détermine, en fonction de la valeur d'au moins une variable de système, le mode de fonctionnement du moteur à combustion interne (1). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on fait fonctionner le moteur à combustion interne (1) avec X 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu'on fait fonctionner le moteur à combustion interne (1) avec Â. 5. Procédé selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le catalyseur (3) est conçu en tant que catalyseur accumulateur de Nox et - en dehors des phases de régénération, on fait fonctionner le moteur à combustion interne (1) avec Â. > 1 lorsque le dispositif de commande de moteur (5) constate, d'après la valeur d'au moins la première variable de système, que le couple à développer par le moteur à combustion interne (1) se trouve en dessous d'un seuil intermédiaire, et lorsque le dispositif de commande de moteur (5) constate, d'après la valeur d'au moins la deuxième variable de système, que le catalyseur (3) présente une capacité d'accumulation de NOx suffisante, et - on fait fonctionner le moteur (1) avec Â. = 1 a) lorsque le dispositif de commande de moteur (5) constate, d'après la valeur d'au moins la première variable de système, que le couple à développer par le moteur à combustion interne (1) se trouve entre le seuil intermédiaire et en dessous du seuil maximal et constate, d'après la valeur d'au moins la deuxième variable de système que la température du catalyseur (3) ne se trouve pas au-dessus de la température maximale ou en dessous de la température minimale, ou b) lorsque le dispositif de commande de moteur (5) constate, d'après la valeur d'au moins la deuxième variable de système, que la température du catalyseur (3) se trouve entre une température intermédiaire supérieure, qui est inférieure à la température maximale, et la température maximale ou entre une température intermédiaire inférieure, qui est supérieure à la température minimale, et la température minimale, d'après la valeur d'au moins la première variable de système, que le couple à développer par le moteur à combustion interne (1) ne dépasse pas le seuil maximal. 6. Procédé selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le catalyseur (3) est conçu en catalyseur trifonctionnel, et - on fait fonctionner le moteur à combustion interne (1) avec k = 1 lorsque le dispositif de commande de moteur (5) constate, d'après la valeur d'au moins la première variable de système, que le couple à développer par le moteur à combustion interne (1) se trouve en dessous du seuil maximal et, d'après la valeur d'au moins la deuxième variable de système, que la température du catalyseur (3) n'est pas supérieure à la température maximale ou inférieure à la température minimale.