Brevet FR2836517A1 — publié le 20030829

Procédé et dispositif de diagnostic de l'état de fonctionnement d'une vanne de recirculation de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne. La présente invention concerne un procédé de diagnostic de l'état de fonctionnement d'une vanne de recirculation de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, ainsi qu'un dispositif de diagnostic correspondant. Les véhicules automobiles, et en particulier les véhicules automobiles de type Diesel, sont souvent équipés d'un circuit de recirculation des gaz d'échappement destiné à réinjecter les gaz d'échappement dans le collecteur d'admission du moteur. On sait en effet qu'une telle recirculation permet de diminuer les émissions d'oxyde d'azote du moteur, qui sont des espèces chimiques particulièrement nocives. La quantité d'oxyde d'azote est fortement liée à la composition du mélange réactif dans les cylindres du moteur en air, en carburant, et à la présence de gaz inertes. Ainsi, en prévoyant une recirculation des gaz d'échappement, on injecte dans les cylindres du moteur les gaz inertes, lesquels permettent de diminuer la quantité d'oxyde d'azote produit par le moteur. Cette recirculation est cependant susceptible d'accroître de manière non négligeable la quantité de fumée dans les gaz d'échappement si elle n'est pas correctement réglée et, en particulier, si la quantité de gaz d'échappement recirculés est trop importante. En outre, dans certaines conditions, en particulier lorsque le conducteur du véhicule automobile requiert une accélération franche, la recirculation des gaz d'échappement doit être coupée. Ainsi, le circuit de recirculation des gaz d'échappement est pourvu d'une soupape de réglage du flux de gaz recirculés. Un calculateur électronique, chargé de gérer la quantité de carburant à injecter dans les cylindres du moteur, pilote la soupape de réglage pour réguler le pourcentage des gaz recirculés. Classiquement, le diagnostic ou le contrôle du bon fonctionnement de la soupape de recirculation des gaz d'échappement s'effectue en comparant des consignes de débit d'air frais fournies par le calculateur électronique à des mesures fournies par un débitmètre correspondant ou, en variante, en comparant la consigne de position de la soupape de recirculation fournie par le calculateur à une position mesurée par un potentiomètre de mesure. On considère qu'un dysfonctionnement apparaît lorsque l'écart entre une valeur mesurée et une valeur de consigne correspondante est supérieur à une valeur de seuil prédéterminée. On pourra se référer à cet égard au document FR 2 753 488. En ce qui concerne la surveillance du bon fonctionnement de la vanne de recirculation à partir d'une comparaison entre une consigne de débit d'air frais fournie par le calculateur et une valeur correspondante mesurée par un débitmètre, cette technique est susceptible d'engendrer des fausses détections. En effet, lorsque le calculateur requiert une fermeture de la vanne, la consigne de débit d'air frais devient importante et, si cette consigne est insuffisamment cartographiée au sein du calculateur, le débit d'air mesuré ne peut atteindre cette consigne. Il en résulte un écart persistant entre la valeur de la consigne et la valeur du débit d'air mesuré, ce qui est interprété, par le calculateur, comme un blocage de la soupape en position ouverte. En outre, cette technique est susceptible d'engendrer des nondétections de dysfonctionnement. En effet, lorsqu'une accélération franche est demandée par le conducteur, le calculateur requiert une coupure de la régulation de la quantité de gaz recirculés, et aucune régulation n'est alors effectuée, en ce qui concerne la recirculation des gaz d'échappement. Dès lors, si la soupape ne s'est pas correctement refermée, le calculateur n'est pas en mesure de détecter un tel dysfonctionnement. Tel est également le cas lors d'un blocage de la soupape en position ouverte. Dans ce cas, le couple délivré par le moteur chute. Le conducteur peut alors demander alors une accélération franche pour compenser cette chute de couple. Si cette demande d'accélération est effectuée avant que le diagnostic n'ait été effectué, le dysfonctionnement ne sera pas détecté. En ce qui concerne la surveillance du bon fonctionnement de la vanne de recirculation des gaz d'échappement à partir du contrôle de la position de cette dernière, l'utilisation d'un potentiomètre pour mesurer la position de la vanne nécessite un apprentissage de la position fermée de la vanne en raison des tolérances de fabrication des vannes et des potentiomètres de mesure, les tolérances de fabrication de la vanne étant relativement importantes par rapport à celle du potentiomètre. En outre, cet apprentissage est rendu nécessaire par la sensibilité à la température du potentiomètre et du corps de vanne, ce qui entraîne une variation des mesures de position de la vanne en fonction de la température. Un tel apprentissage est généralement effectué à chaque démarrage du moteur, avant d'autoriser une ouverture de la vanne et de procéder à toute régulation, puis à chaque fermeture de vanne, afin de prendre en compte l'évolution de la position correspondant à la vanne fermée en fonction de la température. Bien que le contrôle du bon fonctionnement de la vanne à partir d'une comparaison entre une mesure de la position de la vanne et une consigne de position permette de minimiser les risques de fausses détections, dans la mesure où la position maximale de fermeture de la vanne peut aisément être acquise, cette technique présente des inconvénients majeurs en ce qui concerne les non-détections de dysfonctionnements, dans la mesure où le temps global de réaction du dispositif en réponse à une commande de fermeture de la vanne peut être inférieur au temps de diagnostic d'un dysfonctionnement. Le but de l'invention est donc de pallier les inconvénients précités. Ainsi, selon l'invention, il est proposé un procédé de diagnostic de l'état de fonctionnement d'une vanne de recirculation de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, comprenant l'acquisition d'une valeur de mesure d'une position référence de la vanne de recirculation à un instant prédéterminé correspondant à une position normalement fermée de la vanne, un calcul de la différence entre la valeur de référence acquise et une valeur de référence acquise lors d'un cycle de diagnostic préalablement effectué et une comparaison de la différence calculée avec une valeur de seuil de détection de l'ouverture de la vanne. On vérifie ainsi, à chaque acquisition de la position fermée de la vanne, que cette dernière est effectivement fermée. Selon un mode de mise en oeuvre de ce procédé, postérieurement à l'étape d'acquisition de la valeur de référence, on calcule en outre la différence entre la valeur de référence acquise au cours d'un cycle de diagnostic actuel et une valeur de référence correspondant à une même vanne de recirculation neuve et l'on compare la différence calculée avec une valeur de seuil de détection d'un dysfonctionnement de la vanne. De préférence, la valeur de référence correspondant à une même vanne de recirculation neuve est acquise lors du premier démarrage du moteur. De préférence, les valeurs de seuil de détection d'ouverture et de dysfonctionnement comportent chacune un premier terme variable en fonction de la température et un deuxième terme correspondant à un seuil de détection indépendant de la température. Selon une autre caractéristique de ce procédé, lesdites valeurs de seuil sont variables en fonction de paramètres de fonctionnement du moteur. L'on mémorise en outre la valeur de référence acquise au cours du cycle de diagnostic en cours en vue d'un cycle de diagnostic ultérieur s'il a été détecté une fermeture correcte de la vanne et une absence de dysfonctionnement au cours de ce cycle de diagnostic. Selon l'invention, il est également proposé un dispositif de diagnostic de l'état de fonctionnement d'une vanne de recirculation de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, pour la mise en oeuvre d'un procédé tel que défini ci-dessus. Ce dispositif comprend des moyens de mesure de la position de la vanne raccordés à une unité centrale de traitement pour délivrer à cette dernière une valeur de mesure de la position de référence de la vanne, l'unité centrale comprenant des moyens de calcul de la différence entre la valeur de référence et une valeur de référence acquise lors d'un cycle de diagnostic préalablement effectué et des moyens de comparaison de la différence calculée avec une valeur de seuil de détection de l'ouverture de la vanne. Selon une autre caractéristique de ce dispositif, l'unité centrale comporte des moyens de calcul de la différence entre la valeur de référence et une valeur de référence correspondant à une même vanne de recirculation neuve et des moyens de comparaison de la différence calculée avec une valeur de seuil de détection d'un dysfonctionnement de la vanne. Par exemple, les moyens de mesure de la position de la vanne comportent un potentiomètre de mesure. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un moteur à combustion interne équipé d'un circuit de recirculation de gaz d'échappement et pourvu d'un dispositif de diagnostic de l'état de fonctionnement de la vanne du circuit de recirculation, conforme à l'invention ; et - la figure 2 est un organigramme illustrant les principales phases du procédé de diagnostic selon l'invention. Sur la figure 1, on a représenté de manière schématique la structure générale d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, désigné par la référence numérique générale 10. Dans l'exemple de réalisation considéré, le moteur 10 est pourvu de quatre cylindres 12 en ligne. Les cylindres 12 sont alimentés en air par l'intermédiaire d'un répartiteur d'admission 14, lui-même alimenté par une conduite 16 pourvue d'un filtre à air (non représenté) et d'un turbocompresseur 18 de suralimentation du moteur en air. Un collecteur d'échappement 20 récupère les gaz d'échappement issus de la combustion et évacue ces derniers vers l'extérieur, en passant par le turbocompresseur, et par une ligne d'échappement 22. Le circuit de recirculation des gaz d'échappement, comprenant une partie du circuit d'alimentation du moteur en air et une partie du circuit d'échappement, sert à réinjecter une partie des gaz d'échappement dans le collecteur d'admission 14, de manière à, en particulier, limiter la quantité d'oxyde d'azote produit tout en évitant la formation de fumée dans les gaz d'échappement. Ce circuit de recirculation comporte essentiellement une vanne de recirculation des gaz d'échappement, désignée par la référence numérique générale 24. Par ailleurs, le moteur 10 est pourvu d'un calculateur 26 dûment programmé pour contrôler le fonctionnement du moteur 10, notamment pour procéder au réglage de ses paramètres de fonctionnement, ainsi qu'au diagnostic du fonctionnement de la vanne de recirculation 24. A cet effet, l'unité centrale 26 est raccordée à un ensemble de capteurs, tels que, notamment, un capteur 28 de pression de suralimentation, un capteur 30 de température d'admission d'air dans le collecteur d'admission 14, et un capteur 32 de débit équipant la conduite 16 d'alimentation. En ce qui concerne le diagnostic de l'état de fonctionnement de la vanne de recirculation 24, celle-ci est pourvue d'un potentiomètre de mesure (non représenté) permettant de mesurer le déplacement angulaire de la vanne lorsqu'il s'agit d'un volet, ou le déplacement linéaire de cette vanne lorsqu'il s'agit d'une soupape, entre sa position ouverte et sa position fermée. L'unité centrale 26 comporte, stockées en mémoire, des valeurs de seuil de détection d'ouverture de la vanne, ainsi que des valeurs de seuil de détection de dysfonctionnements, et incorpore tous les moyens logiciels lui permettant de procéder, d'une part, à un pilotage de la vanne pour obtenir une quantité de gaz recirculés optimisée et, d'autre part, à un contrôle de la fermeture de la vanne ou à une détection d'un blocage à l'ouverture de cette dernière et, de manière générale, à une détection de défauts de- fonctionnement, comme cela va maintenant être décrit par la suite. En effet, en se référant maintenant à la figure 2 sur laquelle on a représenté un cycle de diagnostic du fonctionnement de la vanne, au cours d'une première étape 34, l'unité centrale 26 procède à l'acquisition d'une valeur de mesure de la position de la vanne de recirculation, dans une zone de fonctionnement dans laquelle la vanne normalement fermée. Comme indiqué précédemment, ce cycle de diagnostic est effectué à chaque démarrage du moteur ou à chaque fermeture de la vanne. Dès lors, cette valeur de référence, qui est délivrée par le potentiomètre de mesure dont est pourvue la vanne, est acquise à un instant où l'on s'attend que la vanne soit fermée. Elle est acquise au moment du démarrage du moteur, avant d'autoriser toute commande de la vanne à l'ouverture, et après chaque ordre de fermeture de la vanne, de manière à compenser les dilatations du corps de vanne et du potentiomètre engendrée sous l'effet de la température des gaz d'échappement. Lors de l'étape 38 suivante, on procède à une détection de blocage de la vanne en position ouverte ou, en d'autres termes, on contrôle que la position de référence correspond à une position fermée de la vanne. Pour ce faire, l'unité centrale 26 procède à un calcul de la différence entre la valeur de référence acquise au cours du cycle de diagnostic actuel et une valeur de référence acquise au cours d'un cycle de diagnostic préalablement effectué et correspondant à une absence de dysfonctionnement. Au cours de cette étape, la différence ainsi calculée est comparée avec une valeur de détection d'ouverture de vanne. Ainsi, si la valeur de la différence calculée est supérieure à cette valeur de seuil, on décide, lors de l'étape 40 suivante, que la vanne est bloquée et un signal d'erreur est émis. On notera que, de préférence, la valeur de seuil utilisée pour la détection du blocage de l'ouverture de la vanne de recirculation 24 comporte un premier terme variable en fonction de la température des gaz d'échappement, ainsi qu'un deuxième terme indépendant de la température. Si, à l'issue de cette étape 38 de diagnostic, il est considéré que la vanne est effectivement fermée, lors de l'étape 42 suivante, on procède à un deuxième diagnostic de manière à déterminer l'encrassement de la vanne ou, de manière générale, à détecter tout défaut de fonctionnement de la vanne. Pour ce faire, le calculateur 26 procède à un calcul de la différence entre la valeur de référence acquise au cours de ce cycle de diagnostic et d'une valeur de référence de mesure correspondant à une même vanne neuve ou décrassée. De préférence, cette valeur de référence de mesure est acquise lors du premier démarrage du moteur. Il procède alors à une comparaison de cette différence calculée avec une deuxième valeur de seuil de détection d'un encrassement de la vanne. Dès lors, si la différence calculée est supérieure à cette valeur de seuil, lors de l'étape 44 suivante, un signal d'erreur est émis de manière à indiquer que la vanne de recirculation est encrassée. On notera que le seuil utilisé pour procéder à ce deuxième diagnostic est également, de préférence, constitué d'un premier terme variable en fonction de la température, et d'un deuxième terme correspondant à un seuil de détection indépendant de la température. On notera également que les seuils indiqués précédemment pour procéder au diagnostic de l'état de fonctionnement de la vanne sont, de préférence, constitués par des valeurs de seuil variables en fonction des paramètres de fonctionnement du moteur, en particulier en ce qui concerne le deuxième terme. En ce qui concerne le premier terme, celui-ci peut être élaboré à partir d'une mesure de température des gaz d'échappement recirculés, puis d'un traitement réalisé au sein de l'unité centrale 26. En variante, en alternative à l'utilisation de ce premier terme variable en fonction de la température, il est également possible de procéder à un traitement de la valeur de référence acquise en fonction de la température des gaz d'échappement. A l'issue de cette deuxième étape de diagnostic 42, s'il est détecté que la vanne de recirculation est effectivement fermée et que son fonctionnement est correct, la valeur de référence du cycle en cours est stockée en mémoire dans l'unité centrale en vue d'être utilisée lors d'un cycle de diagnostic ultérieur. Lors de l'étape 46 suivante, on procède à une commande de la vanne en fonction d'une valeur de consigne délivrée par l'unité centrale 26. Comme indiqué précédemment, à chaque fermeture de vanne, on procède à l'acquisition d'une nouvelle valeur de référence de mesure. Ainsi, après chaque ordre de fermeture de vanne émis par le calculateur, la procédure retourne à l'étape 34 précédemment mentionnée, après expiration d'une période de temps prédéterminée, correspondant au temps de fermeture de la vanne (étape 48). REVENDICATIONS 1. Procédé de diagnostic de l'état de fonctionnement d'une vanne de recirculation de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprenant l'acquisition d'une valeur de mesure d'une position référence de la vanne de recirculation à un instant prédéterminé correspondant à une position normalement fermée de la vanne, un calcul de la différence entre la valeur de référence acquise et une valeur de référence acquise lors d'un cycle de diagnostic préalablement effectué et une comparaison de la différence calculée avec une valeur de seuil de détection de l'ouverture de la vanne. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que postérieurement à l'étape d'acquisition de la valeur de référence, on calcule la différence entre la valeur de référence acquise au cours d'un cycle de diagnostic actuel et une valeur de référence correspondant à une même vanne de recirculation neuve et l'on compare la différence calculée avec une valeur de seuil de détection d'un dysfonctionnement de la vanne. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite valeur de référence correspondant à une même vanne de recirculation neuve est acquise lors du premier démarrage du moteur. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les valeurs de seuil de détection d'ouverture et de dysfonctionnement comportent chacune un premier terme variable en fonction de la température et un deuxième terme correspondant à un seuil de détection indépendant de la température. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdites valeurs de seuil sont variables en fonction de paramètres de fonctionnement du moteur. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on mémorise la valeur de référence acquise au cours du cycle de diagnostic en cours en vue d'un cycle de diagnostic ultérieur s'il a été détecté une fermeture correcte de la vanne et une absence de dysfonctionnement au cours de ce cycle de diagnostic. 7. Dispositif de diagnostic de l'état de fonctionnement d'une vanne de recirculation de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de mesure de la position de la vanne raccordés à une unité centrale de traitement (26) pour délivrer à cette dernière une valeur de mesure de la position de référence de la vanne, l'unité centrale (26) comprenant des moyens de calcul de la différence entre la valeur de référence et une valeur de référence acquise lors d'un cycle de diagnostic préalablement effectué et des moyens de comparaison de la différence calculée avec une valeur de seuil de détection de l'ouverture de la vanne. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'unité centrale (26) comporte des moyens de calcul de la différence entre la valeur de référence et une valeur de référence correspondant à une vanne de recirculation neuve et des moyens de comparaison de la différence calculée avec une valeur de seuil de détection d'un dysfonctionnement de la vanne. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que les moyens de mesure de la position de la vanne comportent un potentiomètre de mesure.